2022届高考化学二轮专题复习16化学反应原理综合

#350C后，随着温度升高，反应速率加快，一氧化氮的脱除率增大，故答案为：温度升高，反应速率增大。13.以CO和CO为原料合成乙烯、二甲醚(CHOCH)等有机物，一直是当前化学领域研究233的热点。回答下列问题：1，已知相关物质能量变化示意图如下：kJ*mol'2CO(gK2H2O(g)+4H2(g}kJ*mol'2CO2(g)+6H3(g)2CHjOH(g)+2HiO(g)CH3OCHrfg)+3HiO(g)①写出由CO(g)和^(g)反应生成理以吓)和H2O(g)的热化学方程式：②在一绝热的恒容密闭容器中，通入CO和H(物质的量之比1：2)发生反应22CO(g)+4H(g)=CH(g)+2HO(g)AH<0，反应过程中容器内压强(p)与时间(t)变化如2242图1所示，随着反应进行，a~b段压强增大的原因是。C■C■//min1\1\温度厂C罔I图】CO与H催化重整制备CHOCH的过程中存在反应：2233I.2CO(g)+6H(g)=CHOCH(g)+3HO(g)；II.CO(g)+H(g)=CO(g)+HO(g)。向22332222密闭容器中以物质的量之比为1：3充入CO与H，实验测得CO的平衡转化率随温度和压222强的变化关系如图2所示。P、P、p由大到小的顺序为；T°C时主要发生反1232应(填“I”或“II”，平衡转化率随温度变化先降后升的原因为。(2)一定温度和压强为2.9pMPa条件下，将CO和H按物质的量之比为2：3通入密闭弹

性容器中发生催化反应，假设只发生反应：彳^仗⑷气⑵二理皿巴⑵+竺仗)、28@)+4呼)=。2巴@)+2巴0@),平衡时，CO平衡转化率为6°%,c2h4选择性为5°%CH的选择性=24)。该温度下，反应2XCH的物质的量

CH的选择性=24)。该温度下，反应CH(g)+2HO(g)=2CO(g)+4H(g)的K=MPa(用含字母p的代数式表示,TOC\o"1-5"\h\z2422p已知K是用反应体系中气体物质的分压来表示的平衡常数，即将K表达式中平衡浓度用平p衡分压代替)，若要提高CH的选择性，则应考虑的因素是。24【答案(1)2CO(g)+4H(g)=CHOCH(g)+HO(g)AH=-205.5kJ・mol-i该反应放热，\o"CurrentDocument"2332反应初期，反应正向进行，尽管容器内气体分子数减少，但反应放热，温度升高引起的压强增大，大于气体分子减少引起压强减小程度p>p>pII开始升温时以反应I123为主，反应放热，平衡逆向移动，CO平衡转化率下降，升高一定温度后，以反应II为主,2反应吸热，平衡正向移动2)8.339p3选择合适的催化剂(或其他合理答案)【解析】应用盖斯定律求出2CO(g)+4H(g)=CHOCH(g)+HO(g)的焓变；在一绝热的2332恒容密闭容器中，通入CO和H(物质的量之比1：2)发生反应22CO(g)+4H(g)=CH(g)+2HO(g)AH<0，反应过程中容器内压强(p)与时间(t)变化如图22421所示，注意找出在不同的时间段，影响二氧化碳的转化率的主要因素；设CO和H按物质2的量分别为2mol、3mol，达到平衡时，消耗的CO的物质的量为2molX6°%=1.2mol,CH选24择性为5°%=2xn(CH)择性为5°%=2xn(CH)24~1.2molCH的选择性=242xCH的物质的量24参加反应的CO物质的量)，n(CH)=°.3mol,根24据两个方程式求出平衡时各物质的量，再求出C2H4、h20、co、h2的体积分数，代入公式求出Kp。①由CO(g)和H2(g)反应生成C^OCH(g)和H2O(g)的热化学方程式:2CO(g)+4H(g)=CHOCH(g)+HO(g)2332AH=-82.4kJ-mol-i-99.2kJ-mol-i-23.9kJ-mol-i=-205.5kJ-mol-i。故答案为：2CO(g)+4H(g)=CHOCH(g)+HO(g)AH=-205.5kJ-mol-i；2332

在一绝热的恒容密闭容器中，通入CO和H(物质的量之比1：2)发生反应22CO(g)+4H(g)=CH(g)+2HO(g)AH<0，反应过程中容器内压强(p)与时间(t)变化如图22421所示，随着反应进行，a〜b段压强增大的原因是该反应放热，反应初期，反应正向进行，尽管容器内气体分子数减少，但反应放热，温度升高引起的压强增大，大于气体分子减少引起压强减小程度。故答案为：该反应放热，反应初期，反应正向进行，尽管容器内气体分子数减少，但反应放热，温度升高引起的压强增大，大于气体分子减少引起压强减小程度；当温度相同时，压强越大，反应I平衡正向移动程度越大，二氧化碳的转化率越大，反应II平衡不移动，P、P、P由大到小的顺序为P>P>P;T°C时压强对平衡几乎没有影响，1231232主要发生反应II,平衡转化率随温度变化先降后升的原因为开始升温时以反应I为主，反应放热，平衡逆向移动，CO平衡转化率下降，升高一定温度后，以反应II为主，反应吸热,2平衡正向移动。故答案为：P>P>P;II;开始升温时以反应I为主，反应放热，平衡逆123向移动，CO平衡转化率下降，升高一定温度后，以反应II为主，反应吸热，平衡正向移动；2设CO和H2按物质的量分别为沖、3m。1，达到平衡时，消耗的C°的物质的量为(C2H4的选择性=参2(C2H4的选择性=参21反应的物质的量量)，241.2moln(CH)=0.3mol，242CO(g)+4H(g)=CH(g)+2HO(g)3CO(g)+3H(g)=CHOCH(g)+CO(g)224223320.6mol1.2mol0.3mol0.6mol0.6mol0.6mol0.2mol0.2mol平衡时，n(CO)=2mol-1.2mol=0.8mol，n(H)=3mol-1.2mol-0.6mol=1.2mol，n(CH)=0.3mol，224n(CHOCH)=0.2mo1,n(C0)=0.2mo1,n(H0)=0.6mo1,n总3322=0.8mo1+1.2mo1+0.3mo1+0.2mo1+0.2mo1+0.6mo1=3.3mo1,CH、HO、CO、H的体积分数分24220.3mol10.6mol0.3mol10.6mol3.3molll‘3.3molll'3.3mol一33,3.3mol~1184=8.339p3MPa3,若要TOC\o"1-5"\h\z(一x2.9P)2x(—x2.9P)4CH(g)+2HO(g)=2CO(g)+4H(g)的Kp=8.339p3MPa3,若要2422P12P(x2.9P)1x(x2.9P)21111提高CH的选择性，则应考虑的因素是选择合适的催化剂(或其他合理答案)。故答案为:248.339p3；选择合适的催化剂(或其他合理答案)。14．中国科学家首次实现了二氧化碳到淀粉的从头合成，相关成果北京时间9月24日由国

际知名学术期刊《科学》在线发表，因此CO2的捕集、利用与封存成为科学家研究的重要课题。以CO、CH为原料合成CH涉及的主要反应如下：22624I.CO(g)+CH(g)■—CH(g)+HO(g)+CO(g)AH=+177kJ・mol-i(主反应)II.CH(g)、-22624226CH(g)+H(g)+C(s)AH=+9kJ・mol-i(副反应)42反应I的反应历程可分为如下两步：CH(g)—CH(g)+H(g)AH(反应速率较快)TOC\o"1-5"\h\z262421H(g)+CO(g)—H^O(g)+CO(g)AH=+44kJ^mol-i(反应速率较慢)H二kj.mol-i。相比于提高c(CH),提高c(CO)对反应I速率影响更大，原因是。262向恒压密闭容器中充入CO和CH合成CH,发生主反应，温度对催化剂K-Fe-Mn/Si-2\o"CurrentDocument"22624性能的影响如图所示，工业生产综合各方面的因素，反应选择800°C的原因是。图例—c2h图例—c2h4选择性亠c2h6转化率亠co2转化率r740760780800反应温度护在800C时，n(CO):n(CH)=l：3，充入一定体积的密闭容器中，在有催化剂存在的226条件下，只发生主反应，初始压强为P,—段时间达到平衡，产物的物质的量之和与剩余反0应物的物质的量之和相等，该温度下反应的平衡常数K=P(用平衡分压代替平p0衡浓度计算，分压=总压X物质的量分数，用最简分式表示)。工业上也可用甲烷催化法制取乙烯，只发生反应如下：吧㉛二明㉛+理©AH〉°，①在恒容绝热的容器中进行上述反应，下列不能用来判断达到平衡状态的。混合气体的平均相对分子质量不再改变容器中压强不再改变混合气体的密度不再改变v(CH)=v(H)42②温度T时，向2L的恒容反应器中充入2molCH，仅发生上述反应，反应过程中CH的物质44的量随时间变化如图所示：

实验测得v正=kTC2(CH),v、「k逆c(CH)Xc2(H),k正、k逆为速率常数，只与温度有关，T正正4逆逆242正逆k温度时则严=(用含有x的代数式表示)；当温度升高时，k增大m倍，k逆k正逆逆增大n倍，则mn(填“〉”、“V”或“=”)。【答案(1)+133kJ・mol-i反应ii为反应I的决速步，c(CO)增大，反应ii速率加快，2从而提高反应I速率(2)800°C时，CO2的转化率增大较多，有利于提高C2H4的产率；80O°C时，C2H4选择性与820°C相比选择性略高⑶55P4)CD解析】4)CD解析】(2-x)24x2⑴①根据盖斯定律反应i-反应ii可得C2H6(g)'C2H4(g)+H2(g)的AH1=+177kj・mol-i—44kj・mol-i=+136kj・mol-i；②反应ii为慢反应，为整个反应过程的决速步骤，c(CO)增大，反应ii速率加快，从而提2高反应i速率；据图可知800C时，CH选择性比780C略有降低，但CO的转化率增大较多，有利于TOC\o"1-5"\h\z242提高CH的产率；800°C时，CH选择性与820C相比选择性略高；2424投料n(C0):n(CH)=1：3，不防设初始投料为ImolC0和3molCH,设转化的CO为2262262xmol，则剩余的CO为(1-x)mol,根据方程式可知剩余的CH为(3-x)mol,生成的CH、H0、226242C0均为xmol,则根据题意有(1-x)+(3-x)=3x，解得x=0.8mol，则C0的分压为p=21+3020，同理可得C2H6、OSH20、C0的分压分别为守、十、牛、即16=55£

①A.该反应前后气体系数之和不相等，而气体总质量不变，所以未平衡时平均相对分子质量会变，当其不变时说明达到平衡，A不符合题意；B.该反应前后气体系数之和不相等，容器恒容，未平衡时压强会变，当压强不变时说明达到平衡，B不符合题意；C.容器恒容，则气体体积不变，根据质量守恒定律可知气体总质量也不变，所以无论是否达到平衡，混合气体的密度都不变，不能说明平衡，C符合题意；D.若v正(CH)=v/H),贝9可以说明正4逆2达到平衡，但选项未注明是正反应速率还是逆反应速率，所以不能说明反应是否平衡,D符合题意；综上所述答案为CD；②达到平衡时vT=v逆,即k正c平2(CH)=k逆c平(CH)Xc平2(H),TOC\o"1-5"\h\z正逆正平4逆平24平2kc(CH)乂c2(H)所以芾=存24二：平(2丿，据图可知平衡时CH的物质的量为xmol，根据方程式可知此kc2(CH)4逆平4k时CH、H的物质的量分别为0.5(2-x)mol、(2-x)mol，容器体积为2L，所以丁=242k逆(2-x)2/X(2-x)2/X、(尹4x2该反应焓变〉0，为吸热反应，升高温度平衡正向移动，即v>v正，所以m〉n。逆15.丙烯是重要的有机化工原料，丙烷脱氢是工业生产丙烯的重要途径，其化学方程式为CH(g)-CH(g)+H(g)。回答下列相关问题：38362已知：I.2CH(g)+O(g)=2CH(g)+2HO(g)M=-238kJ・mol-i3823621II.2H(g)+O(g)=2HO(g)超=-484kJ・mol-i2222则丙烷脱氢制丙烯反应CH(g)-CH(g)+H(g)的超为kj・mol-!38362一定温度下，向IL的密闭容器中充入ImolCH发生脱氢反应，经过lOmin达到平衡状38态，测得平衡时气体压强是开始的1.5倍。0〜1Omin丙烯的化学反应速率v(CH)二mol・L-i・min-i。36TOC\o"1-5"\h\z下列情况能说明该反应达到平衡状态的是。A.俎不变B.CH与H的物质的量之比保持不变362C.混合气体的总压强不变D.v(CH)=v(CH),^36正38逆欲提高丙烷转化率，采取的措施是(填字母标号)。A.降低温度B.升高温度C.加催化剂D.及时分离出H2若在恒温、恒压的密闭容器中充入丙烷和氩气发生脱氢反应，起始n(氩气)/n(丙烷)越大,丙烷的平衡转化率越大，其原因是。—定温度下，向恒容密闭容器中充入血吃力开始压强为pkPa,C3%的气体体积分数与反应时间的关系如图所示：此温度下该反应的平衡常数《=(用含字母p的代数式表示，K是用反应体系pP中气体物质的分压表示的平衡常数，平衡分压=总压X体积分数)。已知该反应过程中,V=k・p(CH),v=k・p(CH)・p(H),其中k、k为速率常正正38逆逆362正逆v数，只与温度有关，则图a中m点处"=。v逆【答案(1)+1230.05CDBD该反应为气体分子数增加的反应，恒压条件下增大氩气的比例，相当于减压，平衡正向移动，丙烷的平衡转化率增大0.9p5.41【解析】(1)根据盖斯定律，(I-II)X；得CH(g)CH(g)+H(g)，2383621m=[(-238kJ・mol-i)—(-484kJ・mol-i)]x—=+123kJ・mol-i，故答案为：+123；2(2)①一定温度下，向1L的密闭容器中充入ImolCH反应生成CH和H,经过10min达到38362平衡状态，测得平衡时气体压强是开始的1.5倍，则气体的物质的量变为原来的1.5倍，即1.5mol，增加了0.5mol，所以各组分的变化量均为0.5mol。0〜10min丙烯的化学反应速率v(CH)==0.05mol・L-1・min-1；②A.反应热只与化学反应有关，所以反应的超61LX10min始终保持不变，即超不变不能作为平衡状态的标志，故A错误；B.CH与H的物质的量之362比始终按照1：1增加，因此两者比值保持不变，不能作为平衡状态的标志，故B错误；C.该反应是气体分子数增大的反应，各物质均为气体，压强是变量，当混合气体的总压强不变时，说明该反应达到平衡状态，故C正确；D.CH和CH两者速率之比等于化学计量数之比，3836当v(CH)=v(CH)时，表明正逆反应速率相等，说明该反应达到平衡状态，故D正确；综36正38逆上所述，能说明该反应达到平衡状态的是CD:③由于该反应是一个吸热反应，故升高温度

和及时分离出H都能使平衡正向移动，提高丙烷转化率，催化剂不能使平衡发生移动，故2合理选项是BD:④在恒温、恒压的密闭容器中充入丙烷和氩气发生脱氢反应，起始n（氩气）/n（丙烷）越大，丙烷的平衡转化率越大，其原因是该反应为气体分子数增加的反应，恒压条件下增大氩气的比例，相当于减压，平衡正向移动，丙烷的平衡转化率增大，故答案为：该反应为气体分子数增加的反应，恒压条件下增大氩气的比例，相当于减压，平衡正向移动，丙烷的平衡转化率增大；（3）①一定温度下，向恒容密闭容器中充入ImolCH,开始压