押题精选10-化学反应原理综合-2021年高考化学108所名校押题精选解析版.doc

押题精选10化学反应原理综合

1．用CO2制备CH3OH可实现CO2的能源化利用，反应如下：CO2+3H2CH3OH+H2O
（1）温度为523K时，测得上述反应中生成8.0gCH3OH(g)放出的热量为12.3kJ。反应的热化学方程式为_______________。
（2）在实验室模拟上述反应。一定温度下(各物质均为气态)，向体积为1L的恒容密闭容器中充入3molCO2和6molH2，加入合适的催化剂进行反应。已知该温度下反应的化学平衡常数值为。某时刻测得c(CH3OH)=1mol/L，此时反应_____（填“已经达到”或“未达到”）化学平衡状态。
（3）工业上用CO2制备CH3OH的过程中存在以下副反应：CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g)△H=+41.2kJ/mol
将反应物混合气按进料比n(CO2)：n(H2)=1：3通入反应装置，选择合适的催化剂，发生反应。
①不同温度和压强下，CH3OH平衡产率和CO2平衡转化率分别如图1、图2。

i.图1中，压强p1_______p2（填“>”“=”或“<”），推断的依据是______________。
ii.图2中，压强为p2，温度高于503K后，CO2平衡转化率随温度升高而增大的原因是______。

②实际生产中，测得压强为p3时，相同时间内不同温度下的CH3OH产率如图3。图3中523K时的CH3OH产率最大，可能的原因是______（填字母序号）。
a.此条件下主反应限度最大
b.此条件下主反应速率最快
c.523K时催化剂的活性最强
【答案】（1）CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)ΔH=-49.2kJ/mol；
（2）未达到
（3）>CO2制备CH3OH的反应正向为气体体积减小的反应，增大压强，平衡将正向移动，CH3OH平衡产率将增大，而相同温度下，p1时CH3OH平衡产率更高，说明p1>p1温度升高，主反应的平衡逆向移动，副反应的平衡正向移动，且副反应正向移动超过了正反应逆向移动bc
【解析】
（1）8.0gCH3OH(g)的物质的量为=0.25mol，反应中生成0.25molCH3OH(g)放出的热量为12.3kJ，则生成1molCH3OH(g)放出的热量为12.3×4kJ=49.2kJ，温度为523K时，各物质均为气体，则反应的热化学方程式为CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)ΔH=-49.2kJ/mol；
（2）某时刻测得c(CH3OH)=1mol/L，则消耗n(CO2)=1mol，n(H2)=3mol，生成n(H2O)=1mol，该时刻c(CO2)=2mol/L，c(H2)=3mol/L，c(CH3OH)=1mol/L，c(H2O)=1mol/L，该时刻浓度熵QC===<K，则说明反应未达到平衡状态；
（3）①i．由图可知，相同温度下，压强为p1时CH3OH平衡产率高于压强为p2时的CH3OH平衡产率，CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)正向是气体体积减小的反应，增大压强，平衡将正向移动，CH3OH平衡产率将升高，因此压强：p1>p1；
ii．CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g)△H=+41.2kJ/mol是气体等体积反应，正向为吸热反应，升高温度，平衡将正向移动，CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)ΔH=-49.2kJ/mol是气体等体积反应，正向为放热反应，升高温度，平衡将逆向移动，当温度高于503K后，正向移动的程度高于逆向移动程度，导致CO2平衡转化率随温度升高而增大；
②a．逐渐升高温度过程中，主反应的转化率将逐渐降低，限度逐渐减小，不能说明CH3OH平衡产率升高，故a不符合；
b．逐渐升高温度过程中，化学反应速率会逐渐增大，使得单位时间内能够产生更多CH3OH，使得CH3OH平衡产率升高，故b符合；
c．当温度为523K时，CH3OH平衡产率最高，后续升高温度时，若其它条件不会受到影响，则化学反应速率将增大，CH3OH平衡产率将升高，但实际情况是后续升高温度时，CH3OH平衡产率逐渐降低，其可能原因是温度高于523K时，催化剂活性降低，说明523K时催化剂的活性最强，故c符合；
综上所述，故答案为bc。
2．将CO2转化成C2H4可以变废为宝、改善环境。以CO2、C2H6为原料合成C2H4涉及的主要反应如下：
Ⅰ．CO2(g)+C2H6(g)C2H4(g)+H2O(g)+CO(g)∆H=+177kJ·mol-1(主反应)
Ⅱ．C2H6(g)CH4(g)+H2(g)+C(s)∆H=+9kJ·mol-1(副反应)
（1）反应I的反应历程可分为如下两步：
i．C2H6(g)C2H4(g)+H2(g)∆H1=+136kJ·mol-1