2023届高考化学二轮复习化学反应原理综合题作业含解析

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化学反应原理综合题专练
1．（2021·江苏·高考真题）以软锰矿粉(含MnO2及少量Fe、Al、Si、Ca、Mg等的氧化物)为原料制备电池级MnO2。
(1)浸取。将一定量软锰矿粉与Na2SO3、H2SO4溶液中的一种配成悬浊液，加入到三颈瓶中(图1)，70℃下通过滴液漏斗缓慢滴加另一种溶液，充分反应，过滤。滴液漏斗中的溶液是___；MnO2转化为Mn2+的离子方程式为___。

(2)除杂。向已经除去Fe、Al、Si的MnSO4溶液(pH约为5)中加入NH4F溶液，溶液中的Ca2+、Mg2+形成氟化物沉淀。若沉淀后上层清液中c(F-)=0.05mol·L-1，则=___。[Ksp(MgF2)=5×10-11，Ksp(CaF2)=5×10-9]
(3)制备MnCO3。在搅拌下向100mL1mol·L-1MnSO4溶液中缓慢滴加1mol·L-1NH4HCO3溶液，过滤、洗涤、干燥，得到MnCO3固体。需加入NH4HCO3溶液的体积约为___。
(4)制备MnO2。MnCO3经热解、酸浸等步骤可制备MnO2。MnCO3在空气气流中热解得到三种价态锰的氧化物，锰元素所占比例(×100%)随热解温度变化的曲线如图2所示。已知：MnO与酸反应生成Mn2+；Mn2O3氧化性强于Cl2，加热条件下Mn2O3在酸性溶液中转化为MnO2和Mn2+。

为获得较高产率的MnO2，请补充实验方案：取一定量MnCO3置于热解装置中，通空气气流，___，固体干燥，得到MnO2。(可选用的试剂：1mol·L-1H2SO4溶液、2mol·L-1HCl溶液、BaCl2溶液、AgNO3溶液)。
2．（2021·江苏·高考真题）甲烷是重要的资源，通过下列过程可实现由甲烷到氢气的转化。

(1)500℃时，CH4与H2O重整主要发生下列反应：
CH4(g)+H2O(g)CO(g)+3H2(g)
CO(g)+H2O(g)H2(g)+CO2(g)
已知CaO(s)+CO2(g)=CaCO3(s) ΔH=-178.8kJ·mol-1。向重整反应体系中加入适量多孔CaO，其优点是___。
(2)CH4与CO2重整的主要反应的热化学方程式为
反应I：CH4(g)+CO2(g)=2CO(g)+2H2(g) ΔH=246.5kJ·mol-1
反应II：H2(g)+CO2(g)=CO(g)+H2O(g) ΔH=41.2kJ·mol-1
反应III：2CO(g)=CO2(g)+C(s) ΔH=-172.5kJ·mol-1
①在CH4与CO2重整体系中通入适量H2O(g)，可减少C(s)的生成，反应3CH4(g)+CO2(g)+2H2O(g)=4CO(g)+8H2(g)的ΔH=___。
②1.01×105Pa下，将n起始(CO2)：n起始(CH4)=1：1的混合气体置于密闭容器中，不同温度下重整体系中CH4和CO2的平衡转化率如图1所示。800℃下CO2平衡转化率远大于600℃下CO2平衡转化率，其原因是___。

(3)利用铜—铈氧化物(xCuO·yCeO2，Ce是活泼金属)催化氧化可除去H2中少量CO，催化氧化过程中Cu、Ce的化合价均发生变化，可能机理如图2所示。将n(CO)：n(O2)：n(H2)：n(N2)=1：1：49：49的混合气体以一定流速通过装有xCuO·yCeO2催化剂的反应器，CO的转化率随温度变化的曲线如图3所示。

①Ce基态原子核外电子排布式为[Xe]4f15d16s2，图2所示机理的步骤(i)中，元素Cu、Ce化合价发生的变化为___。
②当催化氧化温度超过150℃时，催化剂的催化活性下降，其可能原因是___。
3．（2022·全国·模拟预测）研究CO2与CH4反应使之转化为CO和H2，对减缓燃料危机和减弱温室效应具有重要的意义。工业上CO2与CH4发生反应Ⅰ：CH4(g)＋CO2(g)=2CO(g)＋2H2(g)   ∆H1.在反应过程中还发生反应Ⅱ：H2(g)＋CO2(g)=H2O(g)＋CO(g)   ∆H2=＋41 kJ·mol−1。
(1)已知部分化学键的键能数据如下表所示：
化学键
C-H
H-H
C=O
C≡O(CO)
键能(kJ·mol-1)
413
436
803
1076

则∆H1=_______kJ·mol−1，反应I在一定条件下能够自发进行的原因是_______，在密闭容器中加入CO2与CH4发生反应，下列能够判断反应反应I达到平衡状态的是_______(填标号)。
A．一定温度下，容积固定的容器中，密度保持不变
B．容积固定的绝热容器中，温度保持不变
C．一定温度和容积固定的容器中，平均相对分子质量不变
D．一定温度和容积固定的容器中，H2和H2O物质的量之和保持不变
(2)将1mol CH4与1mol CO2在2L密闭容器中反应制取CO和H2时，CH4和CO2的平衡转化率随温度变化关系如图所示。

①923 K时CO2的平衡转化率大于CH4的原因是_______。
②计算923 K时反应Ⅰ的化学平衡常数K=_______(计算结果保留小数点后两位)。
③1200 K以上CO2和CH4的平衡转化率趋于相等的原因可能是_______。
(3)以二氧化钛表面覆盖Cu2Al2O4为催化剂，可以将CO2和CH4直接转化成乙酸。在不同温度下催化剂的催化效率与乙酸的生成速率如图所示。

250～300℃时，温度升高而乙酸的生成速率降低的原因是_______。
4．（2021·山东·模拟预测）CO2的回收利用对减少温室气体排放，改善人类生存环境具有重要意义。
(1)利用CO2和CH4重整可制合成气(主要成分为CO、H2)，重整过程中部分反应的热化学方程式如下：
①CH4(g)═C(s)+2H2(g)△H=+75.0 kJ•mol-1
②CO2(g)+H2(g)═CO(g)+H2O(g)△H=+4l.0 kJ•mol-1
③CO(g)+H2(g)═C(s)+H2O(g)△H=-131.0 kJ•mol-1
则反应CO2(g)+CH4(g)=2CO(g)+2H2(g)的 △H=___________ 。
(2)CO2可经过催化氢化合成乙烯。反应的化学方程式为： 2CO2(g)+6H2(g) CH2=CH2(g)+aM(g) △H。 在2L密闭容器中充入2 molCO2和n molH2，在一定条件下发生反应，CO2的转化率与温度、投料比X｛X=｝的关系如图所示：

①M的化学式为___________ ， a=___________ 。
②A、B两点对应的平衡常数：Ka___________Kb (填“>”“”“”或“