化学反应原理综合题（测）-2023年高考化学二轮复习讲练测（新高考专用）（解析版）

专题15化学反应原理综合题

（本卷共10小题，满分100分，考试用时75分钟）

可能用到的相对原子质量：H1Li7B11C12N14O16Na23Mg24Al27S32Cl35.5

一、非选择题：本题共10个小题，每小题10分，共100分。

1.我国自主研发的DMTO技术是以煤或天然气代替石油作原料生产乙烯和丙烯的新技术。DMTO工业化

技术的成功研发，对开辟我国烯燃产业新途径具有重要意义。回答下列问题：

（1）煤气化包含一系列化学反应，热化学方程式如下：

①C（s）+HQ（g）CO（g）+H2（g）A”1=+131kJ-mo「

②CO（g）+H2O（g）CO2（g）+H2（g）A//2=-41kJmor'

③C（s）+CC）2（g）=2CO（g）AW3=akJmor',则a=。

（2）在一定温度下，向某刚性容器中充入一定量CO>H?仅发生反应：

CO2（g）+3H2（g）.、CH30H（g）+HQ（g）AW,下列情况表明反应已达到平衡状态的是（填标号）。

A.混合气体的密度保持不变B.混合气体的平均摩尔质量保持不变

C.混合气体的总压强保持不变D.含碳粒子总浓度保持不变

（3）向一密闭容器中充入2moicHQH（g）,发生反应：2CH,OH（g）C2H4（g）+2H2O（g）.。其他条

件不变时，CH30H的平衡转化率随着温度（T）、压强（p）的变化如图所示：

①Pi（填或"<”）P2，1K时，N点的平衡常数K=。已知M点、N点时容器的体积分别

为为、0.5Lo

②欲提高CHQH的平衡转化率，可采取的措施是（填一条，下同），欲增大反应速率，可采取的措

施是o

（4）一定温度下，向一恒容密闭容器中投入1.5molCO、3moiH?发生反应:

CO(g)+2H2(g).CHQH(g)△”=_9IkJ.mol।。测得反应开始时容器内压强为3xl()spa,lOmin后反应到

达平衡，平衡时体系压强降低了lxl()5pa。v(H,)=Pa.min1,该温度下的平衡常数勺=Pa2

(K为分压表示的平衡常数，分压=总压X物质的量分数)。

【答案】⑴172(2)BC(3)>』减小压强、降低温度增大压强、升高温度

36

(4)1X1041x10-1°

1

【解析】(1)①C(s)+Hq(g)CO(g)+H2(g)AH,=+131kJmor

②CO(g)+Hq(g).CO2(g)+H2(g)AH2=-41kJmor'根据盖斯定律①-②得

l=1

C(s)+CO2(g)=2CO(g)AH,=okJ-mol+131kJ-mor+41kJ-mor'=+172kJ-mol',则a=172。

(2)A.反应前后气体总质量不变、容器体积不变，密度是恒量，混合气体的密度保持不变，反应不一定

平衡，故不选A：B.反应前后气体总质量不变，反应后气体物质的量减少，混合气体的平均摩尔质量是变量，

混合气体的平均摩尔质量保持不变，反应一定达到平衡状态，故选B；C.反应后气体物质的量减少，压强是

变量，混合气体的总压强保持不变，反应一定达到平衡状态，故选C；D.根据碳元素守恒，含碳粒子总数不

变，含碳粒子总浓度保持不变，反应不一定平衡，故不选D；选BC。

(3)①增大压强，2cHQH(g).GHKg)+2Hq(g)平衡逆向移动，CHQH的平衡转化率减小，所以

PI>P2;平衡常数只与温度有关，EK时，N点的平衡常数与M点相同，根据M点数据

2CH,0H(g),C2H4(g)+2H20(g)

初始(mol/L)2000.25x0.52_1

转化jmol/L)0.50.250.5'T?—=36"

平衡jmo【/L)1.50.250.5

②根据影响平衡移动的因素，减小压强、降低温度平衡正向移动，CH30H的转化率增大；根据影响反应速率的

因素，增大压强、升高温度，可增大反应速率。(4)一定温度下，向一恒容密闭容器中投入1.5molCO、3moi应

发生反应：CO(g)+2H2(g);=^CH3OH(g)AW=-91kJmorL同温同体积，压强比等于物质的量比，反应

开始时容器内压强为3xl()5pa，lOmin后反应到达平衡，平衡时体系压强降低了IxlO’Pa,

CO(g)+2H2(g).-CH,OH(g)

初始(MPa)IxlO52xl050

转化(mol/L)x2xx

平衡(mol/L)lxlO5-x2X105-2XX

54541

3xl05-2x=2xl0,x=5xlOMPa；V(H2)=lxl0Pa-10min=lxl0Pamin,该温度下的平衡常数

Kp=——空丝一-=1x10-'°p-2

5X104X(1X105)-°

2.当前，实现碳中和已经成为全球的广泛共识，化学科学在此过程中发挥着至关重要的作用。

⑴一种将二氧化碳催化合成甲醇的技术原理为CC)2(g)+3H2(g)*CH,OH(g)+H2O(g)AW。

①一定条件下，将ImolCO?和ImolH2充入某恒温恒容密闭容器中发生上述反应，下列不能说明反应达到

平衡状态的是(填字母序号)。

A.CO2的消耗速率与CH30H的消耗速率相等

B.CHQH的体积分数保持不变

C.混合气体的平均密度保持不变

D.混合气体的平均相对分子质量保持不变

②研究温度对甲醇产率的影响时发现，在210℃~290℃,保持原料气中CO2和H?的投料比不变，得到平衡

时甲醇的产率与温度的关系如图所示，则该反应的AW0(填“=”">"或“<”)，原因是o

③设平衡体系中甲醇的物质的量分数为MCHQH)。若控制初始投料比我4=3,使反应在不同条件下

达到平衡。测得t=250℃下x(CHQH)~0的关系和p=5x1O'pa下x(CH,OH)~r的关系如图所示，则图中表示

p=5xlO'Pa下x(CHQH)~/的关系的曲线是(填“a”或"b”)。当x(CHQH)=O/O时，C0?的平衡转

化率a=(保留三位有效数字)，反应条件可能为或。

p/10'Pa

123456789

SJ1

10

O.SO9

(O8

HO.

xoO.O7

)uO.O6

xO.SO5

O4

O.O3

O.S

O2

O1

200210220230240250260270280

(©CO?也可以转化为重要的工业原料乙烯。已知298K时，相关物质的相对能量如图所示，则CO?与C2H$

反应生成C2H4、CO和气态水的热化学方程式为。

100

HJUg)

52

H?(g)

(I0

T

i一

3-100i

)CCKg)

后-200-

盥・242

-286

-300-H2O(I)

CC)2(g)

•400t•393

(3)。2辅助的A1~CO?电池电容量大，能有效利用CO”其工作原理如图所示。其中，离子液体是优良的溶

剂，具有导电性；电池反应产物AL(C204b重要的化工原料。此电池的正极区反应式有：6O2+6e=6O；,

,反应过程中O?的作用是

禽

含AICI,的国子液体

【答案】⑴D<升高温度，甲醇的产率降低，说明升高温度，化学平衡逆向移动，逆反应为吸热

反应，则该反应的正反应为放热反应b33.3%2xlO5Pa,210r9xlO5Pa,280℃

(2)C2H“g)+C02(g)=C2H4(g)+CO(g)+H2O(g)AH=+177kJmoF1

2

(3)6CO2+6O2-3C2O4+6O2正极反应的催化剂

【解析】(1)①A.C°2的消耗速率与CH30H的消耗速率相等，则正逆反应速率相等，反应达到平衡，A

不选；B.该反应为体积减小的反应，CHQH的体积分数保持不变，反应达到平衡，B不选；C.反应前后均

为气体，且在恒容密闭容器中发生，混合气体的平均密度始终保持不变，则不能判断反应达到平衡，C选；D.该

反应为体积减小的反应，混合气体的平均相对分子质量保持不变，反应达到平衡，D不选：②根据图示可知：

升高温度，甲醇的产率降低，说明升高温度，化学平衡逆向移动，逆反应为吸热反应，则该反应的正反应为放

热反应，所以△H<0o③该反应正向为放热反应，升高温度时平衡逆向移动，体系中xCKOH)将减小，因此

图中对应等压过程的曲线是b；设起始n(CO2)=lmol,n(H2)=3mol,则

<A(g)+3H2(g);二CH30H(g)+H20(g)

起始(mol)3100

转化(mol)3xXXX

平衡(mol)3-3x1-xXX

当平衡时x(CH30H)=0/0时，(3-3x)+(l-x)+x+x',解得x=§mol,平衡时CO2的转化率。=

1,

-mol

---x100%«33.3%_x/rHCH、-()105

1侬)/；由图可知，满足平衡时I3UR-U.1U的条件有：2xioPa,210℃或9xl()5pa,280*0；

(2)结合图像，反应的热化学方程式为C2H6(g)+CO2(g)=GH4(g)+CO(g)+H2O(g)AH

=[52+(-110)+(-242)-(-84)-(-393)]kJ-mol^+177kJ-mor1；(3)铝电极失去电子,则电池的负极为AL电解质为

氯化铝离子液体，所以A1失电子应转化为AU+,铝电极的电极反应为：Al-3e=A13+(或2Al-6e=2A13+)。正极

2

发生分步反应，对应的电极反应为：6O2+6e-=6O2\6CO2+6O2=3C2O4+6O2.氧气在第一步被消耗，又在第二

步生成，所以氧气为正极反应的催化剂，将方程式加和得到总反应为：2A1+6cO2=Ab(C2O4)3。

3.“碳达峰•碳中和'’是我国社会发展重大战略之一，CH,还原CO?是实现“双碳”经济的有效途径之一，相

关的主要反应有：

I：CH4(g)+CO2(g).-2CO(g)+2H2(g)AH1=+247Umo「,K|

II：CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g)AH2=+41kJmor',K2

请回答:

(1)有利于提高co,平衡转化率的条件是o

A.低温低压B.低温高压C.高温低压D.高温高压

1

(2)反应CH4(g)+3CO?(g),-4CO(g)+2H2O(g)的kJ,moP,K=(用K„K2表示)。

(3)恒压、750c时，CH&和CO?按物质的量之比1：3投料，反应经如下流程(主要产物已标出)可实现CO?高

效转化。

CO+He

①下列说法正确的是。

A.FeQ,可循环利用，CaO不可循环利用

B.过程ii,CaO吸收CO,可促使Fe、O4氧化CO的平衡正移

C.过程ii产生的H。最终未被CaO吸收，在过程iii被排出

D.相比于反应I,该流程的总反应还原ImolCO?需吸收的能量更多

②过程ii平衡后通入He,测得一段时间内CO物质的量上升，根据过程皿，结合平衡移动原理，解释CO物

质的量上升的原因___________。

(4)CH4还原能力(R)可衡量CO?转化效率，R=An(CC>2)/An(CH4)(同一时段内CO?与CH4的物质的量变

化量之比)。

①常压下CH4和CO,按物质的量之比1:3投料，某一时段内CH”和CO?的转化率随温度变化如图1,请在

图2中画出400〜1000℃间R的变化趋势，并标明HXXTC时R值.

I

100

%80

、60

踞

^40

舜20

0

0

2004006008001000

4006008001000

温度/℃温度/℃

图I图2

②催化剂X可提高R值，另一时段内CH」转化率、R值随温度变化如下表:

£i

温度/℃

80002050

转化率/%

.91.50.24.8

R

.6.4.1.8

下列说法不或砸的是

A.R值提高是由于催化剂X选择性地提高反应II的速率

B.温度越低，含氢产物中H?O占比越高

C.温度升高，CH」转化率增加，CO?转化率降低，R值减小

D.改变催化剂提高CH。转化率，R值不一定增大

C©）

【答案】（1）C（2）+329通入He,CaCC>3分解平衡正移，导致c（CO）增大,

促进还原平衡正移（）4006008001000

FeC°24温度/℃C

【解析】（1）反应।为气体体积增大的吸热反应，反应n为气体体积不变的吸热反应，△H>O,升高温度,

平衡右移，CH4平衡转化率增大；降低压强，平衡右移，CH,平衡转化率增大，故有利了提高C02平衡转化率

的条件是高温低压；答案选C；(2)已知：I：CH4(g)+CO2(g)2CO(g)+2H2(g)AH,=+247kJ

n：CO2(g)+H2(g).CO(g)+H2O(g)AH2=+41kJmor'.K,

根据盖斯定律，ft1+11x2得反应CH,(g)+3CO2(g).•4CO(g)+2HQ(g)；

故AH=AHI+2A氏=+329©7«0「，K=KIK22.

(3)①A.根据流程可知，Fes。』转化为Fe,Fe又转化为Fe304,FeQ,可循环利用；CaCO?受热分解生

成CaO和co?,CaO乂与cCh反应生成CaCCh，CaO也可循环利用，A错误；B.过程ii,CaO吸收CO?使C。?

浓度降低，促进Fes。”氧化CO的平衡正移，B正确；C.过程iiCaO吸收而产生的“2。最终未被CaO吸收，

在过程亩被排出，C正确；D.焰变只与起始物质的量有关，与过程无关，故相比于反应I,该流程的总反应

eg)

还原ImolCO?需吸收的能量一样多，口错误；答案选BC；②通入He，CaCOs分解平衡正移，导致c(CO)增大，

促进Fe还原C02平衡正移，故过程ii平衡后通入He,测得一段时间内CO物质的量上升；(4)①根据图1可知

1000℃时，取转化率为］00%,即。(出正旧。］,C02转化率为60%,即△n(CO2)=3mo［x60%=1.8mol,故

3

2

R

1

1.8mol°

DA\/A小口\------------4006008001000

R=An(CC>2)/An(CH4)=血0148,故400〜1000°。间R的变化趋势如图：温度。②A.R值

提高是由广催化剂X选择件地提高反应II的速辛.使单位时间内反应II-I'CO’的转化率增大，An(C°J里大的

倍数比AMCHJ大，则R提高，A正确；B.根据表中数据可知，温度越低，转化率越小，而R越大，An(CO2)

增大的倍数比加(CH)大，含氢产物中H?。占比越高，B正确：C.温度升高，CH,转化率增加，CO2转化率

也增大，且两个反应中的C°2转化率均增大，增大倍数多，故R值增大，C不正确；D.改变催化剂使反应有

选择性按反应I而提高CH,转化率，若C°2转化率减小，则R值不一定增大，选项D正确；答案选C。

4.乙醇是重要的有机化工原料，可由乙烯气相直接水合法或电解法制取。回答下列问题：

I、乙烯气相直接水合法制乙醇

(1)已知：

①2cH30H(g)=CH30cH3(g)+H2O(g)△H।=-23.9kJ-moL

②2cH30H(g)=C2H4(g)+2H2O(g)AH2=-29.1kJ-mol

③C2H50H(g)=CH30cH3(g)△H3=+50.6kJ-mol-'

则乙烯气相直接水合反应C2H4(g)+H2O(g)=C2H50H值)的4H=。

(2)已知等物质的量的C2H4和H20的混合气体在一定的条件下反应，乙烯的平衡转化率与温度、压强的关

系如图。

①图中压强Pl、P2、P3由小到大的顺序为o

②乙烯水合制乙醇反应在图中A点(P2=8.1MPa)的平衡常数Kp=(用平衡分压代替平衡浓度计算,

分压=总压x物质的量分数，结果保留两位有效数字)。

③若保持其他条件不变，将容器改为恒压密闭容器，则C2H4的平衡转化率将(填“增大”、“减

小“或“不变")。

II、电解法制乙醇

(3)以铅蓄电池为电源可将C02转化为乙醇，其原理如图所示，电极材料均为惰性电极。该电解池阴极上的

电极反应式为；每生成0.2mol乙醇，理论上消耗铅蓄电池中mol硫酸。

铅蓄电池

乙醇产力(02

质子交换膜

0069a+

【答案】(1)-45.4kJ/mol(2)P《P2Vp3(^)增大⑶2CO2+12e+12H=C2H5OH+3H2O2.4

【解析】(1)2CH3OH(g)=CH3OCH3(g)+H2O(g)△W;=-23.9kJ/mol

②2cH30H(g)=C2H4(g)+2H?O(g)△，2=-29.1kJ/mol

③CH3cH20H(g尸CH3OCH3(g)△，3=+50.6kJ/mol

依据盖斯定律，将反应①-②-③，即得C2H4(g)+H2O(g)=C2H50H(g)的

△H=(-23.9+29.1-50.6)kJ/mol=-45.4kJ/mol。

(2)①在相同温度下由于乙烯转化率为P/P2Vp3,由C2H4(g)+H2°(g)=C2HQH(g)可知正反应为气体体

积减小的反应，所以增大压强，平衡正向移动，乙烯的转化率提高，因此压强关系是P|<P2Vp3；②设反应开始

时C2H4、凡0的物质的量均为］mol,A点，。2乩的平衡转化率为20%,则。凡反应了02nol,列出三段式：

C2H4(g)+H2O(g)C2H5OH(g)

起始(mol)110

转化(mol)0.20.20.2

平衡(mol)0.80.80.2

0.8mol=4

平衡时，总物质的量为0.8mol+08moi+0.2mol=1.8mol,5也的物质的量分数为1.8mol9,凡°的物质的量

0.8mol_40.2mol_1

分数为百前-5,C2H50H的物质的量分数为L8moi,平衡常数

p(C,H,OH)6P299s

K°=J12J)=9=——=---------=o069(MPa)

P

P(C2H4)P(H,O)4px4p16P216X8.1')

9292③正反应为气体物质的量减小的反应，平衡

时，与恒容容器相比，恒压密闭容器压强更大，反应正向进行程度更大，C2H4的平衡转化率更高；(3)由图可

知，与铅蓄电池a相连的电极为电解池的阴极，CCh在阴极得电子转化为乙醇，电极反应式为

+

2CO2+12e+12H=C2H5OH+3H2O：由电极反应式可知，每生成0.2mol乙醇，转移2.4mol电子，铅蓄电池的总

反应方程式为Pb+PbCh+2H2so4=2PbSO4+2H2O,转移2.4mol电子，理论上反应消耗2.4mol硫酸。

5.我国提出2060年前实现碳中和，为有效降低大气CCh中的含量，以CO2为原料制备甲烷、戊烷、甲

醇等能源物质具有较好的发展前景。C02在固体催化剂表面加氢合成甲烷过程中发生如下反应：

1

I.主反应：CO2(g)+4H2(g)CH4(g)+2H2O(g)AH,=-156.9kJ-mol

1

II.副反应：CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g)AH2=+41.1kJ.moP

1

⑴已知：III.2H2(g)+O2(g)=2H2O(g)AH3=-395.6kJ-moP

IV.CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(g)AH4=»

(2)CO2加氢合成甲烷时，通常控制温度为500℃左右，其可能的原因为。

A.反应速率快B.平衡转化率高

C.催化剂活性高D.主反应催化剂选择性好

(3)500℃时，向1L恒容密闭容器中充入4moicCh和12molH2,初始压强为p.20min时主、副反

应都达到平衡状态，测得c(H2O)=5molL>,体系压强为3/4p,则0~20min内v(CHQ=,平衡

CH平衡浓声

时CFU选择性=(CH4选择性X100%,计算保留三位有效数字)。

(4)以CO2催化加氢合成的甲醇为原料，在催化剂作用下可以制取丙烯，反应的化学方程式为3cH30H(g)

*C3H6(g)+3H2O(g)。该反应的Arrhenius经验公式的实验数据如图中曲线a所示，已知Arhenius经验公

FA

式Rink=早+C,(Ea为活化能，k为速率常数，R和C为常数)。当改变外界条件时，实验数据如图中的曲

线b所示，则实验可能改变的外界条件是。

bJ、

\(3.280)

(3.3,1.6)\

—xltP/tK,1)

【答案】⑴(2)ACD(3)O.lmolL'min166.7%

(5)使用更高效的催化剂或增大催化剂的比表面积

［解析】(1)根据盖斯定律IHx2-I得到IV,则△H4=_395.6kJ-molTx2-(-156.9kJ-mo『)=_634.3kJ-mo「［

(2)CCh加氢合成甲烷时，也有副产物发生，主反应是放热反应，副反应是吸热反应，通常控制温度为500c

左右，此时催化剂的活性高，反应速率快，由于有副反应发生，因此应是主反应催化剂选择性好，而温度高，

对副反应平衡正向移动，对主反应平衡逆向移动；故答案为：ACD。(3)500℃时，向1L恒容密闭容器中充入

4moice)2和12molH%初始压强为p,20min时主、副反应都达到平衡状态，测得«乩。)=5moi体系压强

CO2(g)+4H2(g)噂?>CH4(g)+2H2O(g)

开始4mol12mol00

转化

3xmol4xmolxmol2xmol

为-4p。,建立三段式平衡(4一Ml(12-4x)molxmol2xmol

CO2(g)+H2(g)晦为CO(g)+H2O(g)

开始(4-x)mol(12-4x)mol02xmol

转化ymolymolymolymol

平衡(4-x-y)mol(12-4x-y)molymol(2x+y)moJ

，2x+y=5,根据物质的量之比等于压强之比得到

3

16-2x4P,3An2mol...,

V(CH)=-------=---------------=0.1molLmin「口

16P,解得x=2,y=1,则()~20min内4V-AtlLx20min,平衡时选

—x100%«66.7%

择性1+2：(4)当改变外界条件时，实验数据如图中的曲线b所示，斜率降低，说明活化能降低,

则实验可能改变的外界条件是使用更高效的催化剂或增大催化剂的比表面积；故答案为：使用更高效的催化剂

或增大催化剂的比表面积。

6.比02是重要的化学试剂，在实验室和实际生产中应用广泛。

L意醒法是工业上合成HQ?的主要方法，意醒法的反应过程如下。

循环再生

I

00H丫2cH3

2cH3通入Hz个"2cH3通人03萃取一*

1反应a反应b0

VgJH—"氏。2水溶液

(1)已知：2H2值)+02值)=2凡0(1)AW,=-572kJmor'

2H2O2(1)=2H2O(1)+O2(g)A//2=-196kJmor'

1

慈醍法生产H2o2总反应的热化学方程式H2(g)+O2(g)=H2O2(1)AH,=kJ.mor

(2)反应a的反应类型为.

(3)向反应b后的溶液可以加入蒸储水为萃取剂，分析蒸储水能做萃取剂的原因。

IL我国科学家设计如下图所示的光电催化体系，该体系利用双极膜既能将SO2转化为SOj所释放的化学能

用于驱动阴极H。?的高效生成，同时还可以实现烟气脱SO.

(5)理论上每生成1.5molHQ2，可以实现烟气脱SO2的物质的量为moL

HL测定H2O2含量:

(6)取所得H2。?水溶液amL,用cmol-LKMiiOa酸性溶液滴定，消耗KMnO』酸性溶液vmL。已知：MnO4

的还原产物是Mn,+。

①KMnO4酸性溶液与H2O2反应的离子方程式为。

1

②所得H2O2水溶液中H2O2的物质的量浓度为mol-L-0

CH2cH3

【答案】(1)-188⑵还原反应(3)°为有机物和水不互溶，且H2°2易溶于水

5cv

SOi+2+

(4)4OH+SO2-2e=+2H2O(5)1.5(6)2MnO4+5H2O2+6H=2Mn+5O2T+8H2O2a

【分析】II该装置为电解池，左侧电极为S°2转化为的过程，S元素化合价升高，失电子，做阳极，

与直流电源正极相连，阳极的电极反应式为40H-+SO2-2e-=S°j+2H2O;右侧是阴极，与直流电源负极相连,

该极为氧气得电子的还原反应转化为过氧化氢的过程，阴极的电极反应式为2H++O2+2e-=H2Ch。

【解析】⑴给热化学方程式编号：①2H2(g)+O2(g)=2Hq(l)△Y=-572kJ-mo「，②

1

2H2O2(1)=2H2O(1)+O2(g)\H2=-196kJ-mol'

③H2(g)+O2(g)=HQ2(l)AH,

1AH3=-(AH,-AH,)=-188kJmor'

根据盖斯定律可知，③=2(①-②)，则-2；

OyO

(2)由反应a可知，0中酮瘦基被氢气还原为羟基，该反应为还原反应；

(3)萃取剂选择的原则是：萃取剂与原溶剂互不相溶；萃取剂与原溶液中任一组分都不发生反应；被提取

OCO

物质在萃取剂中的溶解度要大于它在原溶剂中的溶解度。。为有机物和水不互溶，且

OQO2cH3

凡°2易溶于水，而在。中溶解度较小，因此可用蒸储水做萃取剂；(4)左侧电极为S02

转化为S°：的过程，S元素化合价升高，失电子，做阳极，电极反应式为4OH+SO2-2e-=S°：+2H9；(5)

根据分析，该反应总反应为20口+$02+02=$°；+氏02，则每生成1$11[1。旧202,消耗i.5molSO2,即实现

烟气脱S°2的物质的量为1.5mol；(6)①KMnCU酸性溶液与H2O2反应即KMnCU将H2O2氧化为。2，臼身

+2+

被还原为Mn”,故该反应的离子方程式是2MnO」+5H2O2+6H=2Mn+5O2T+8H2O：②根据上述反应

<<—cvxl0-3mol

——cvx1O_1—=2---------------

式可知,n(H2O2)=2n(MnO4-)=2mol,所得H2O2水溶液中H2O2的物质的量浓度是卜axlO'L

5cv

=2ainol-L-1,

7.我国明确提出“碳达峰”与“碳中和”研究二氧化碳的回收对这一宏伟目标的实现具有现实意义。

(1)已知:CH4(g),C(s)+2H2(g)AH=+75.0kJ-mor'

CO2(g)+H2(g)—CO(g)+H2O(g)△H2=+41.0kJmor'

CO(g)+H,(g)C(s)+H2O(g)AH=-131.0kJ-mor'

则反应I：CO2(g)+CH4(g)2co(g)+2H?(g)的AH=

(2)若在一密闭容器中通入ImoICO?和ImolCH」，一定条件下发生反应I,测得CH4的平衡转化率、温度及

压强的关系如图所示：

/

<

3

/

相

务

G

TI

UH

温度y

①下列描述能说明该反应处于化学平衡状态的是(填标号)。

A.CO的体积分数保持不变

B.容器内混合气体的总质量保持不变

C-V(H2)=2V(CH4)

D.容器内混合气体的平均相对分子质量保持不变

②图中Pi、P2、Pj、Pa,压强最小的是,判断理由是

③已知v正(CO)=1.28xl(f2p(CHjp(COj(kPa-sT),p(CH4)、P(CO。表各组分的(分压份压=总压x物

质的量分数)。当P4=360kPa时，a点v正(CO?)=kPa.s-1,此时平衡常数J=(列出计算式即可,

用平衡分压代替平衡浓度计算)。

(3)EleyRideal的反应机理认为CO?和CH」重整的反应历程如图所示。

【答案】(l)+247.0kJ-mo「(2)ADp(该反应是气体体积增大的反应，压强减小有利于平衡正向移

1601

kPa2

2

动，CPU的转化率增大2.5620(3)反应①

［解析］(1)根据①CHMg)-C(s)+2H2(g)△H)=+75.0kJmo|-1

②82(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g)△H2=+41.0kJmoll

③CO(g)+H2(g)-C(s)+H2O(g)△H3=-131.0kJmor',由盖斯定律①+②-③得反应I：CO2(g)+CH4(g)-

111

2CO(g)+2H2(g),所以△H=AHI+AH2-AH3=+75.0kJ-mor+41.0kJmol'-(-131.0kJmol-)=+247.0kJmor»

⑶对于反应I：C°2(g)+CH」(g).2co(g)+2H?(g)：①儿CO的体积分数保持不变，说明CO的

物质的量浓度保持不变，说明反应达到平衡，故A符合题意；B.根据质量守恒，无论反应是否达到平衡容器

内混合气体的总质量都保持不变，不能作为平衡的判据，故B不符合题意；C.表达式v(H?)=2v(CHQ未说明

正逆反应速率，不能作为平衡的判据，故C不符合题意；D.该反应前后混合气体的总质量不变，总物质的量

发生改变，当容器内混合气体的平均相对分子质量保持不变时，说明总物质的量不变，说明反应达到平衡，故

D符合题意；故答案为；AD。②图中口、P2、P3、P4.压强最小的是pi，理由是该反应是气体体积增大的反应，

压强减小有利于平衡正向移动，CH&的转化率增大，在保持稳定较低且恒定的条件下，pi对应的压强甲烷的平

衡转化率最高，所以门最小。

+C0k2C0+2H

CH422

起始(mol)1100

转化(mol)0.80.81.61.6

③由三段式得平衡°-20.21.6L6,平衡时总物质的量为

09o2

p(CII4)=360kPax—二20kPap(C02)=360kPax—=20kPa

n=(0.2+0.2+1.6+1.6)mol=3.6mol,3.6,3.6,

p(CO)=360kPaX—=160kPap(II2)=360kPax—=160kPa

3-6,3.6,v,I(CO)=1.28X!0-2X20X20(kPa-sl)=5.12kPa-sl,

224

1叱P(CO)P(H2)(160kPa)-x(160kPaV1602

P==

%(CO2)=5%(CO)=256kpasLP(CH4)P(Co")-2OkPax2OkPa—=乔卜”

(3)由图知反应①的活化能大于反应②的活化能，说明反应①的速率较小，所以反应①是该重整反应的决

速步骤。

8.二氧化碳的综合利用是实现碳达峰、碳中和的关键。

I.利用COz和H?合成甲醇，涉及的主要反应如下：

1

已知：a.CO2(g)+3H,(g)一CH3OH(g)+H2O(g)AH,=-49.5kJ-moP

b.CO(g)+2H2(g)-CH3OH(g)AW2=-90.4kJ-mor'

c.CO2(g)+H2(g).•CO(g)+H2O(g)AW3

⑴计算A&=o

(2)一定条件下，向密闭容器中充入物质的量之比为1：3的CO?和H?发生上述反应，使用不同催化剂经相

同反应时间，CO,的转化率和甲醉的选择性随温度的变化如图所示：

如J

H0k

6<

50

40

si

甲醇的选择性=〃(CO/2；(+CH”(,COH：)OH)xl00%

①210-270℃间，在甲醇的选择性上，催化效果较好的是。

②210-270℃间，催化剂2条件下COa的转化率随温度的升高而增大，可能原因为。

H.工业上用COa和NH’通过如下反应合成尿素[CO(NHJ]：2NH3(g)+CO2(g)CO(NH2)2(