山西高考化学三年（2021-2023）模拟题汇编-09化学反应的热效应

这是一份山西高考化学三年（2021-2023）模拟题汇编-09化学反应的热效应，共42页。试卷主要包含了单选题，原理综合题等内容，欢迎下载使用。
山西高考化学三年（2021-2023）模拟题汇编-09化学反应的热效应

一、单选题
1．（2022·山西晋中·统考一模）一种基于光催化剂MeOx(某金属氧化物)催化氮还原制取氨的反应过程如图所示(图中h+表示空穴)，下列说法错误的是

A．H+和N2是反应物，H2O是中间体
B．导带上发生的反应为2H2O+4h+=4H++O2↑
C．光能转变为化学能
D．该过程总反应可表示为2N2+6H2O4NH3+3O2
2．（2021·山西太原·统考模拟预测）一定温度下，某定容密闭容器中充入和，发生反应：，其能量变化如图所示。由图可知

A．该反应的
B．使用催化剂可以改变该反应的
C．断键吸收总能量小于成键释放总能量
D．若容器中气体密度不变，则反应达到化学平衡状态

二、原理综合题
3．（2023·山西·校联考模拟预测）甲烷的直接转化具有较高的经济价值，因此备受科学家关注。回答下列问题：
(1)用丝光沸石作催化剂可实现甲烷直接转化制备甲醇，合成方法有以下两种：
方法I：   kJ⋅mol
方法Ⅱ：  
已知：的燃烧热 kJ⋅mol；   kJ⋅mol。
则 。
(2)某工厂采用(1)中方法I生产甲醇。在恒温恒压的密闭容器内充入1 mol 、0.5 mol 和0.5 mol He，测得压强为p MPa，加入合适催化剂后开始反应，测得容器的体积变化如下。
反应时间/min
0
10
20
30
40
50
容器体积/L
4
3.7
3.55
3.45
3.4
3.4
①下列能说明该反应达到平衡状态的是 (填标号)。
A．单位时间内生成1 mol 的同时生成1 mol
B．平衡常数不再变化
C．容器内保持不变
D．混合气体的平均摩尔质量不再变化
②的平衡转化率为 ，该温度下的平衡常数为 (为以分压表示的平衡常数，分压=总压×物质的量分数)。
(3)北京化工大学某课题组提出了利用光解水产氢过程中形成的活性氧物种活化甲烷直接制甲醇[(1)中方法Ⅱ]的策略。下列说法正确的是___________(填标号)。

A．水在光阳极上发生氧化反应生成
B．生成·OH自由基是化学反应
C．反应过程中C、H、O元素化合价均发生改变
D．在25℃、容积为V L的容器中，适当增大分压，有助于提高的生成速率
(4)某大学采用甲烷电催化氧化法制备甲醇，研究发现在NaCl的碱性电解液中更容易生成，甲烷在催化剂上可能的反应机理如下：
i：
ii：
iii：…
iv：
机理iii为 。阴极的电极反应式为 。
4．（2023·山西·校联考模拟预测）丙烯是产量仅次于乙烯的基本有机原料之一，无氧脱氢制丙烯技术已经工业化。回答下列问题：
丙烷脱氢过程的主反应为C3H8(g) C3H6(g)+H2(g) ΔH1=124.47 kJ/mol
副反应为： i． C3H8(g)CH4(g) +C2H4(g) ΔH2=81.30 kJ/mol
ii． C2H4 (g)+H2(g) C2H6(g) ΔH3=- 136.94 kJ/mol
iii． C3H8(g)+H2(g) CH4(g)+C2H6(g) ΔH4
其中，主反应脱氢的部分反应路径如图1所示(TS 代表过渡态，Pt4代表铂催化剂)。
  
(1)①计算副反应iii的ΔH4= kJ/mol。
②由图1知，主反应脱氢的限速步骤是第 (填 “一”或“二”)个C- H断键的反应。有利于主反应自发进行的条件是 (填 “高温”“低温”或“任意温度”)。在高温条件下C-C键断裂的裂解反应比C-H键断裂的脱氢反应容易，从动力学角度考虑，为有利于主反应发生应控制的关键生产条件是 。
(2)在压强分别为0.1 MPa和0.01 MPa的条件下，C3H8和C3H6的平衡摩尔分数(即物质的量分数)随温度的变化如图2所示(不考虑副反应)。
  
①在a、b、c、d四条图线中，分别表示0.01 MPa时C3H8和C3H6物质的量分数的是 、 。
②p点时C3H8的转化率为 ， 反应的分压平衡常数Kp= MPa。
(3)根据LHHW动力学模型，生成C3H6的净反应速率v=k·P(C3H8)·(H2)，其k为速率常数。在刚性容器中进行丙烷脱氢的反应，达到平衡前，相同时间间隔内，随反应进行C3H6的增加量 Δn (填 “变大”“变小”或“不变”)，其原因是 。
(4)四氢铝钠(NaAlH4) 是有机合成中重要的还原剂，其晶胞结构如图3所示(b=2a)。 已知NA为阿伏伽德罗常数的值，该晶体的密度为 g/cm3。
  
5．（2023·山西吕梁·统考二模）丙烯是制备聚丙烯的单体，在催化剂作用下，可由丙烷直接脱氢制得。
已知：反应I： C3H8(g) C3H6(g)+H2(g)  ΔH1 = +124. 3kJ·mol-1；
反应II： H2O(g) H2(g)+ O2(g)   ΔH2= +242kJ·mol-1；
(1)丙烷可氧化直接脱氢发生反应III 2C3H8(g) +O2(g) 2C3H6(g)+2H2O(g) ΔH3= kJ·mol-1，该反应能自发进行的条件是在 (填“低温”、“高温”或“任意温度”)下。
(2)向某绝热恒容密闭容器内充入一定量的C3H8和O2，发生反应III．下列能说明该反应达到平衡状态的是___________ (填标号)。
A．容器内气体的密度不再改变
B．容器内气体的温度不再改变
C．v正(O2)=2v逆 (C3H6)
D．容器内气体的平均摩尔质量不再改变
(3)对于反应III，v正=k正·p2(C3H8)·p2(O2)，v逆=k逆·p2(C3H6)·p2(H2O)。其中k正、k逆分别为正、逆反应速率常数，p为气体分压(分压=物质的量分数×总压)。在TK下，按初始投料比n(C3H8)：n(O2)=2：1，n(C3H8)：n(O2)=1：1，n(C3H8)：n(O2)=1：2，得到不同压强条件下C3H8的平衡转化率关系图：

①a、b、c各曲线所表示的投料比大小顺序为 (用字母表示)。
②TK平衡时，点N在线b上，计算N点C3H8的体积分数为 (保留三位有效数字)。
③TK条件下，某容器测得某时刻p(C3H8)=0.2MPa， p(O2)=0. 7MPa， p(C3H6)=p(H2O)=0. 3MPa，此时，v正：v逆 (用 分数表示)。
(4)丙烷分解可制取乙烯，发生反应C3H8(g) C2H4(g)+CH4(g)，根据Arrhenius经验公式的实验数据如图中曲线a所示，已知Arrhenius经验公式为Rlnk= - +C(Ea为活化能，k为速率常数，R和C为常数)。该反应的活化能Ea= kJ·mol-1。

(5)丙烷在催化剂表面脱氢生成丙烯的机理如图所示，TS为过渡态，则决定反应速率快慢的步骤是 (填 “2→4”“4→6”“6→8”)。

6．（2023·山西晋城·统考三模）工厂烟气(主要污染物为、NO)直接排放会造成空气污染，需处理后才能排放。
(1)还原技术是目前高效、成熟的去除的技术之一()。使用催化剂能有效脱除工厂烟气中的氮氧化物。
已知：反应Ⅰ．　
反应Ⅱ．　
①反应　 。
②在不同温度下，仅改变的浓度，NO的脱除率与浓度的关系如图1所示，浓度在1%~3%之间时，随着浓度增大，NO脱除率明显升高的原因可能是 。
    
(2)/碳基材料(活性炭、活性焦、活碳纤维)也可以脱硫、脱硝。/碳基材料脱硫时，控制一定气体流速和温度，烟气中的存在对/碳基材料催化剂脱硫、脱硝活性的影响结果如图2所示，当浓度过高时，去除率下降，其可能原因是 。
(3)研究高效催化剂是解决NO对大气污染问题的重要途径。400℃时，在分别装有催化剂的A和B的两个容积为2L的刚性密闭容器中，各充入物质的量均为nmol的NO和CO发生反应。通过测定容器内总压强随时间变化来探究催化剂对反应速率的影响，数据如表：
时间/min
0
10
20
30
∞
A容器内压强/kPa
100.0
90.0
85.0
80.0
80.0
B容器内压强/kPa
100.0
95.0
90.0
85.0
80.0
①由表可以判断催化剂 (填“A”或“B”)的效果更好。
②下列说法能表明该反应已经达到平衡状态的是 (填标号)。
A．
B．混合气体的平均相对分子质量不变
C．
D．容器内气体的密度不再发生变化
③容器中CO的平衡转化率为 %。400℃时，用压强表示的平衡常数 ()。
④汽车尾气中含有NO和CO，在排气管中使用催化剂可以提高污染物的转化率，其原因是 。
7．（2023·山西·统考二模）我省作为煤炭大省，为全国经济发展作出了巨大贡献。但是直接将煤炭用作燃料不仅浪费资源，还会污染环境，因此如何对煤炭资源综合利用提高附加值成为我省经济转型发展亟待解决的问题。煤的间接液化是先把煤转化为CO、CO2和H2，再在催化剂作用下合成化工产品。
(1)已知反应：①
②
③
则反应③的 。
(2)已知：在一定条件下可发生反应：
①以下措施能使反应速率和转化率都增大的 (填字母)。
A．压缩体积     B．升高温度     C．恒容充入氦气     
D．恒容移走甲醇     E．恒容充入
②催化剂并不是所有部位都有催化作用，真正起催化作用的那些部位称为活性点位，也称活性中心。在催化合成甲醇时必须控制氢碳比在一定区间内，若不变，过多时，反应速率会减慢，可能的原因是 。
③若将一定比例的和在装有催化剂的反应器中反应12小时，体系中产率随温度的变化关系如图所示。之后，产率随温度升高而减小的原因除平衡逆向移动外还可能是 。

(3)在一定温度下，向体积固定的密闭容器中加入足量的C(s)和1molH2O(g)，起始压强为0.2MPa，只发生下列反应：
Ⅰ．
Ⅱ．
反应达到平衡时，H2O(g)的转化率为50%，CO的物质的量为0.1mol。此时，整个体系 (填“吸收”或“放出”)热量，反应Ⅰ的平衡常数Kp= MPa(以分压表示，分压=总压×物质的量分数)。
8．（2023·山西临汾·统考一模）落实“双碳”目标，碳资源的综合利用成为重中之重。
I.甲醇不仅是重要的化工原料，还是性能优良的车用燃料。CO2和H2在Cu/ZnO催化作用下可以合成甲醇：CO2(g)+3H2(g)⇌CH3OH(g)+H2O(g) ΔH0
反应ii：_______    ΔH”“=”或“”、“