高中化学专题14 化学反应原理综合-2021年高考真题和模拟题化学分项汇编（解析版）

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专题14 化学反应原理综合

1．（2021·全国高考真题）二氧化碳催化加氢制甲醇，有利于减少温室气体二氧化碳。回答下列问题：
(1)二氧化碳加氢制甲醇的总反应可表示为：

该反应一般认为通过如下步骤来实现：
①
②
总反应的_______；若反应①为慢反应，下列示意图中能体现上述反应能量变化的是_______(填标号)，判断的理由是_______。
A．B．C．D．
(2)合成总反应在起始物时，在不同条件下达到平衡，设体系中甲醇的物质的量分数为，在℃下的、在下的如图所示。

①用各物质的平衡分压表示总反应的平衡常数，表达式_______；
②图中对应等压过程的曲线是_______，判断的理由是_______；
③当时，的平衡转化率____，反应条件可能为___或___。
【答案】-49 A ΔH1为正值，ΔH2为和ΔH为负值，反应①的活化能大于反应②的 b 总反应ΔH”或“H，气体总质量相等，由可知，四。对应气体的平均相对分子质量最大的点为H；
（4）快反应对整个反应速率的影响可以忽略不计，实验测得低温时某反应的速率方程为，可知其反应机理为②，则该反应的化学方程式可表示为。
13．（2021·山东济南市·高三三模）工业合成氨是人工固研究的重要领域。回答下列问题：
（1）如图所示是电解法合成氨反应装置示意图

则b极为___________(填“阴”或“阳”)极，a极的电极反应式为___________，电解装置中质子交换膜的作用为___________；若b极产生的O2在一定条件下的体积为336L，a极中通入相同条件下N2的总体积为672L，则N2的转化率为___________%(保留两位有效数字)。
（2）合成氨反应的一种反应机理的相对能量—反应进程如下图所示，其中标有“*”的微粒为吸附态(图中“*H”均未标出)。

则各步反应中决定合成氨反应速率的反应方程式为___________
（3）当氮气和氢气的比例为1：3时，工业合成氨所得混合气体中，氨气的含量与温度、压强的关系如下

①平衡曲线上A点的平衡常数___________(用含的式子表示)
②工业实际生产投料时，氮气与氢气的体积比为1：2.8，适当增加氮气的比重的目的是___________。
【答案】阳 N2+6e-+6H+=2NH3 质子交换膜为质子的迁移和输送提供通道，并阻隔阴阳极产物接触 33 *N2+*H=*N2H 为保证氮气占有一定份额的催化剂活性中心并提高吸附速率，提高氢气的转化率
【解析】
（1）b极上H2O中O元素失去电子发生氧化反应生成O2，因此b极为阳极；a极上N2得到电子发生还原反应生成NH3，因此a极为阴极，其电极反应式为N2+6e-+6H+=2NH3；质子交换膜只允许H+和H2O通过，a极上会消耗H+，b极上会生成H+，NH3能与H+反应生成，因此质子交换膜的作用是质子交换膜为质子的迁移和输送提供通道，并阻隔阴阳极产物接触；b极的电极反应式为2H2O-4e-=O2↑+4H+，根据氧化还原反应得失电子守恒可知参加反应各物质关系式为2N2～3O2，理论条件下，生成O2和通入N2的体积比为2：3，即通入1mol N2生成mol O2，实际情况在相同条件下生成O2和通入N2的体积比为1：2，即通入1mol N2生成0.5mol O2，因此N2的转化率为×100%=33%，故答案为：阳；N2+6e-+6H+=2NH3；质子交换膜为质子的迁移和输送提供通道，并阻隔阴阳极产物接触；33。
（2）合成氨的正向过程中决定步骤的活化能最高，由图可知，活化能最高的为*N2和*H转化为*N2H，此时活化能为0.82eV-(-0.45eV)=1.27eV，故答案为：*N2+*H=*N2H。
（3）①A点氨的物质的量的百分数为20%，设起始N2的物质的量为1mol，在500℃下达到平衡时N2的转化量为xmol，即，则×100%=20%，解得x=mol，此时p(N2)=×p3，p(H2)=×p3，p(NH3)=0.2×p3，Kp=，带入数据可得Kp=。
②工业实际生产投料时，氮气与氢气的体积比为1：2.8＞1:3，即N2过量，其原因是N2吸附与催化剂表面，适当使N2过量可以使催化剂表面始终有N原子附着，能够提高反应效率，同时适当增大N2浓度能够增大H2的转化率，故答案为：为保证氮气占有一定份额的催化剂活性中心并提高吸附速率，提高氢气的转化率。
14．（2021·重庆高三三模）利用CO2可合成烷烃、烯烃、醇、甲酸等系列重要化工原料。回答下列有关问题：
I.制备甲烷CO2(g)+4H2(g)CH4(g)+2H2O(g)△H=-252.9kJ•mol-1
（1）在恒温、恒容容器中进行该反应，下列不能说明反应达到平衡状态的是___。
A．CO2和H2的转化率之比不再变化
B．混合气体的平均摩尔质量不再变化
C．容器内的压强不再变化
D．4v(H2)正=v(CH4)逆
（2）选择合适催化剂，在密闭容器中按n(CO2)：n(H2)=1：4充入反应物，反应结果如图1所示。

①若N点压强为1MPa，则平衡常数Kp(N)=___，P点与N点的平衡常数K(P)___K(N)(填“>”、