专题10 化学反应原理综合题-【好题汇编】2024年高考化学二模试题分类汇编（新高考七省专用）（原卷版）

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Ⅰ.
Ⅱ.
Ⅲ.
Ⅳ.
已知部分共价键的键能如下表所示：
回答下列问题：
（1）反应Ⅱ： ，该反应的反应物和生成物中，属于杂化的原子种类有 种。
（2）用惰性气体与混合作为反应气体时只发生反应Ⅰ：，在923K、100kpa恒温恒压条件下，将的混合气体进行脱氢反应，平衡时的转化率为b，则该反应平衡常数 kpa（用含a、b的代数式表示）。
（3）在一定条件下 反应达到平衡状态，当改变反应的某一条件后，下列变化能说明平衡一定向正反应方向移动的是________。
A．正反应速率先增大后减小B．混合气体密度增大
C．反应物的体积百分数增大D．化学平衡常数K值增大
（4）反应Ⅱ： 是提高乙烯产率的关键，但同时发生副反应Ⅲ。
①为提高反应Ⅱ的平衡转化率，应选择的反应条件为 。
A．低温、高压 B．高温、低压 C．低温、低压 D．高温、高压
②基于上述反应，在催化剂表面与发生脱氢制乙烯的总反应为：，该反应温度常控制在600℃左右，其原因是 。
（5）乙烯氯化反应合成1,2-二氯乙烷电化学装置如图所示，A、B为多孔铂电极分别通入乙烯和氯气。A电极的电极反应式为 ，离子交换膜为 （填“阴离子”或“阳离子”）交换膜。
2．（2024·贵州毕节·三模）工业合成氨是人类科学技术上的一项重大突破，是化学对社会发展的巨大贡献之一。在催化剂作用下发生 ，回答下列问题：
（1）依据键能信息， 。
（2）其他条件不变，下列能加快反应速率，并提高的平衡转化率的是__________（填字母）。
A．固定体系体积，加大投料量B．升高反应体系的温度
C．降低平衡体系的压强D．改用效果更好的催化剂
（3）恒温恒容条件下，下列能说明该反应已达到平衡状态的是____（填字母）
A．气体的密度保持不变B．、、的物质的量之比为
C．气体的平均摩尔质量保持不变D．消耗，同时消耗
（4）在恒容密闭容器中，初始时氮气和氢气的体积比是1：3，300℃、500℃条件下平衡时氨的体积分数随压强（）的变化示意图，以及10MPa、30MPa条件下平衡时氨的体积分数随温度（）的变化示意图如下。
①300℃下条件平衡时氨的体积分数随压强的变化曲为 （填“a”“b”“c”或“d”）。
②M、N、Q三点对应的平衡常数分别为、、，三平衡常数的大小关系为 。
（5）400℃、条件下，初始时氮气和氢气的体积比是，平衡时氨气的体积分数为60%，则该条件下反应的压强平衡常数 。
（6）利用质子传导固态电池合成氨示意图如下，生成氨气的电极反应式为 。
(7)用于制氨水和铵盐。常温下，将浓度均为氨水和溶液等体积混合，混合溶液显 （填“酸性”“碱性”或“中性”），混合溶液 。已知：常温下
3．（2024·贵州·二模）乙烷是天然气和页岩气中最常见的成分之一，工业上可以采用多种方法将乙烷转化为更有工业价值的乙烯。回答下列问题：
Ⅰ. 乙烷蒸汽裂解法
已知：


乙烷在一定条件可发生反应：
（1） (用含的表达式表示)。已知该反应高温时为自发反应，则该反应的反应热 0(选填“”“”或“”)。
（2）提高该反应平衡转化率的方法有 、 。
（3）一定温度下，在某恒容密闭容器内充入一定量的乙烷，若平衡时容器中总压为、乙烷的平衡转化率为。用含、的代数式表示该反应的平衡常数 (用平衡分压代替平衡浓度计算，分压总压物质的量分数)。
（4）一定条件下，该反应的速率方程为：，其中k为反应速率常数，升高温度，该反应的速率常数 (选填“增大”“减小”或“不变”)。
Ⅱ. 乙烷氧化脱氢法
乙烷氧化脱氢制乙烯的产物中除C2H4外，还存在CO、CO2等副产物。我国学者结合实验与计算机模拟结果，研究了不同催化剂下乙烷的转化率和乙烯的选择性关系如图甲所示(乙烯的选择性)，脱氢阶段反应进程如图乙所示(吸附在催化剂表面的粒子用标注，表示过渡态)。
（5）两种催化剂比较，催化性能较好的是 (选填“a”或“b”)，结合图甲解释理由是 。
（6）图乙中代表催化性能较好的催化剂的反应历程是 (选填“c”或“d”)，其判断依据是 。
4．（2024·江西·二模）CO2的充分利用和转化为其他化学品，对于环境和能源等意义重大。回答下列问题：
（1）CO2可制备二甲醚(CH3OCH3)，涉及热化学方程式如下：
Ⅰ.；
Ⅱ.；
Ⅲ.。
①反应Ⅰ的 ，该反应的活化能(正) (填“大于”或“小于”)(逆)。
②对于反应Ⅱ、Ⅲ，在一定条件下，若反应Ⅱ中，CO2的转化率为98%、反应Ⅲ的转化率为40%，则CH3CH2OH的产率为 。
（2）利用CO2与CH4反应可制备合成气。在恒容密闭容器中通入物质的量均为nml的CH4与CO2，在一定条件下发生反应，测得CO2的平衡转化率与温度及压强的关系如图1所示。
①据图可知，、、、由大到小的顺序为 ，理由是 。
②在压强为、1100℃的条件下，X点平衡常数 (用含的代数式表示，其中用平衡分压代替平衡浓度计算，分压=总压×物质的量分数)。
（3）金属Cu/La复合电极材料电催化还原CO2制备甲醛和乙醇的可能机理如图2所示。研究表明，在不同电极材料上形成中间体的部分反应相对能量(活化能)如图3所示。
①X为 。
②与单纯的Cu电极相比，利用Cu/La复合电极材料电催化还原CO2的优点是 。
5．（2024·江西南昌·二模）硅是信息产业、太阳能电池光电转化的基础材料。
（1）碳和硅的有关化学键键能如下所示，简要分析和解释下列有关事实：
硅与碳同族，但硅烷在种类和数量上都远不如烷烃多，原因是 。
（2）锌还原四氯化硅是一种有着良好应用前景的制备硅的方法。还原的反应如下：
反应1：，
反应2：
反应3：
①对于上述三个反应，下列说法合理的是 。
a.升高温度会提高的转化率 b.还原过程需在无氧的气氛中进行
c. d.Na、Mg可以代替还原
②实际制备过程选择“反应3”，选择的理由是 。
（3）工业上也可用制备高纯硅。时，相关反应的热化学方程式和平衡常数如表：
①则该温度下，= ；K3= (用K1和K2表示)。
②对于反应，采用大孔弱碱性阴离子交换树脂催化剂，在和时的转化率随时间变化的结果如图所示。则T1 T2(填“大于”“小于”或“等于”)，时平衡常数K= (保留2位小数)。
③在下，要提高转化率，可采取的措施是 。
6．（2024·甘肃·三模）随着“碳达峰”、“碳中和”战略的提出，大气中含量的控制和回收利用已成为当今化学研究的主题，其过程包括的富集、的合成气化、的甲醇化、的甲烷化等。回答下列问题：
（1）的富集：含量较高的空气叫富碳空气，捕集其中的可通过如下途径实现。
通入富碳空气后，饱和纯碱水变浑浊，其原因是 (用文字叙述)。
（2）的合成气化：反应原理为 。已知有关反应的热化学方程式： ， 。
① 。
②利于该反应自发进行的条件为 (填“高温”“低温”或“任意条件”)。
（3）的甲醇化：利用光解海水产生的将转化为甲醇 ]，其转化过程如图1所示。
①反应i的能量转化方式为 。
②一定温度下，向体积为的密闭容器中充入和，发生反应后到达平衡，此时。前内， ，该温度下反应的平衡常数 (用分数表示)。
③一定温度下，在一个固定体积的密闭容器中仅发生反应ii，下列不能说明反应达到平衡状态的是 (填字母)。
A．容器内气体的压强不变
B．容器内混合气体的总物质的量不变
C．和物质的量之比不变
D．单位时间内，每有键断裂，同时有键形成
（4）的甲烷化：科学家利用吸收后的纯碱水溶液，通过电解转化为及及的产率随电解电压变化曲线如图2所示。
①电压较高时，转化为的电极反应式为 。
②工业生产上常采用较高电压，其目的为 。
7．（2024·吉林长春·三模）氢能作为清洁能源是最佳碳中和能源载体，为应对气候变化全球掀起了氢能发展热潮，制备氢气有多种途径。
I．甲醇产生氢气的反应为：
（1）时，该反应能否自发进行 (填“能”或“否”)。
II．乙酸制氢过程发生如下反应：
反应1：
反应2：
（2）已知反应：
①由图可得， ；
②恒温恒容下发生上述反应，下列说法正确的是 。
A．混合气体密度不变时，反应达到平衡 B．充入，可提高的平衡转化率
C．加入催化剂，可提高的平衡产率 D．充入，平衡常数保持不变
（3）在容积相同的密闭容器中，加入等量乙酸蒸气(只发生反应1和反应2)，在相同反应时间测得温度与气体产率的关系如图所示，之前，氢气产率低于甲烷的可能原因是 (答出一点即可)。
（4）在一定条件下，投入一定量的乙酸，发生反应1和反应2，设达到平衡时体系总压强为，乙酸体积分数为，反应1消耗的乙酸占投入量的，则反应2的平衡常数为 (用平衡分压代替平衡浓度计算)。
III．热分解也可制氢，其原理为：。
（5）不同温度和压强下，的平衡转化率变化如下图，生成物的状态为 (填“气态”或“非气态”)， (填“>”或“<”)。
8．（2024·黑龙江哈尔滨·模拟预测）2023年杭州亚运会主火炬创新使用了绿色“零碳甲醇”作为燃料，这不仅在亚运史上是第一次，在全球大型体育赛事上也是首次实现了废碳的再生利用。“零碳甲醇”是符合“碳中和”属性的绿色能源。
Ⅰ．直接法制甲醇
我国科研团队研究发现使用双金属氧化物可形成氧空位，具有催化氧化性能，实现加氢制甲醇。该反应机理如图所示。
（1）下列说法中正确的是___________。
A．增大催化剂的比表面积有利于提高平衡转化率
B．催化剂表面甲醇及时脱附有利于提高反应速率
C．在恒温恒容密闭容器中，通入惰性气体以增加体系压强，有利于提高甲醇的产率
D．若断开键同时断开键，则说明反应达到平衡状态
（2）向恒温恒压密闭容器中充入和发生上述反应(反应Ⅰ)的逆过程，达到平衡时，的转化率为，用摩尔分数表示反应Ⅰ的平衡常数 。(用分数表示，物质i的摩尔分数)
Ⅱ．间接法制甲醇
和通过逆水煤气反应，先合成和再合成甲醇。
反应Ⅱ：
反应Ⅲ：
（3）反应Ⅱ的速率，其中和分别为正、逆反应速率常数。升高温度时 (填“增大”“减小”或“不变”)。
（4）在某催化剂下，反应Ⅲ的反应历程如图所示(图中的数据表示的仅为微粒的数目以及各个阶段微粒的相对总能量，*表示吸附在催化剂上)。已知V中有一种吸附在催化剂表面的物质，V可表示为 。
（5）保持压强为，向密闭容器中加入和，在恒温下只发生反应Ⅰ和反应Ⅱ。10s后反应达到平衡，此时容器内的物质的量为为。则分压的变化量为 (保留三位有效数字)。
（6）甲醇便于运输，是一种具有前景的液体燃料，利用手持技术，通过测定甲醇、乙醇、正丙醇等三种物质在温度传感器尖头处蒸发时的温度变化曲线，根据曲线下降的幅度和速率的快慢，可以比较它们之间的分子间作用力的大小。请判断表示甲醇的曲线是 ，理由是 。
9．（2024·黑龙江哈尔滨·三模）经催化加氢可以生成低碳有机物，实现的综合利用和“碳达峰、碳中和”的目标。合成甲醇涉及以下三个反应：
①
②
③
已知：反应①、③是低温条件的自发反应。回答下列问题：
（1）上述三个反应的平衡常数与温度关系如图1所示。图1中c线表示的反应是 (填“①”、“②”或“③”)， (填“>”、“=”或“<”)。
（2）加氢制甲醇反应机理如图2所示。
下列说法正确的是 (填字母)。
A．羧基物种和甲酸盐物种为两种中间体
B．该反应使用的催化剂既加快了反应速率，又提高了的平衡转化率
C．反应过程中有极性键和非极性键的断裂和形成
（3）某温度下，向一恒容密闭容器中充入等物质的量的和，在催化剂作用下发生反应③并达到平衡状态。下列图像正确的是 (填字母)。
(已知：C选项中t时刻再充入等物质的量的和)
（4）在密闭容器中，充入和合成，发生反应①和②。不同温度下达到平衡时、及的体积分数如图3所示。
①已知曲线b代表，则曲线a代表 。
②时，的平衡转化率为 (保留两位有效数字，下同)，此温度下反应②的 (用平衡物质的量分数代替平衡浓度计算)。
10．（2024·安徽·模拟预测）“卤水提碘”是工业上获取碘单质的一种重要方法，经氧化后的卤水可用有机萃取剂()进行萃取。提取过程涉及反应如下：
①；
②；
③。
回答下列问题：
（1） 。
（2）已知不同温度下达到平衡时碘的萃取率不同。当温度从升高到，萃取率显著下降。结合平衡移动原理，分析其原因是 (不考虑温度过高双氧水的分解因素)。
（3）已知，微溶于水。使用过量的与溶液反应后，过滤，滤液经过水蒸气蒸馏可制得高纯度的，反应中需过量的原因是 。
（4）如图1，为直线形结构，中心原子价层电子对数为 对。
（5）如图2是钌()基催化剂()催化和反应的示意图，该总反应的离子方程式为 。
（6）是一种有毒气体，工业上处理该气体有多种方法。一种新型太阳能光电催化电池装置利用、处理废气中的，装置如图3所示。下列说法正确的是___________(填选项字母)。
A．a极区发生的反应：，
B．每分解消耗
C．反应一段时间后，b极区溶液增大
D．该装置至少涉及两种能量转化方式
(7)已知未加萃取剂时，总碘元素浓度为，平衡时、、中碘元素物质的量分数与初始双氧水浓度关系如图4，则的平衡常数 。
11．（2024·安徽池州·二模）我国航天事业高速发展，火箭推进剂的研究一直航天工业的热点课题。火箭推进剂燃料有肼()、液氢、液态甲烷()等，常见氧化剂有、液氧等。回答下列问题：
（1）已知下列反应的热化学方程式如下：
ⅰ.
ⅱ.
ⅲ.
①则
②用化学反应原理解释反应ⅲ可自发进行反应的原因为 。
③火箭推进器内氢氧燃烧的简化反应历程如图所示：
其中能垒最大的一步反应方程式为 。
（2）利用甲烷和水蒸气催化制氢，为推进剂提供了丰富的氢燃料，该工业制氢主要存在如下两个反应：
a：
b：
恒定压强为时，将物质的量之比为1：3的与混合投入反应容器中，600℃时平衡体系中部分组分的物质的量分数如下表所示：
①下列操作中，能提高平衡转化率的是 (填字母)。
A．提高与的投料比 B．移除
C．选择合适的催化剂 D．恒温恒压下通入Ar气
②已知为反应的压强平衡常数，其表达方法为：在浓度平衡常数表达式中，用各组分气体平衡时的分压代替浓度；气体的分压等于其物质的量分数乘以气体总压。600℃时反应a的压强平衡常数为 (列出计算式)。
③平衡体系中的物质的量分数随温度T的变化如图，解释原因 。
（3）要实现氢能源的广泛使用，储氢材料特别重要。某镁铁合金是目前储氢效果较好的材料之一，其晶胞如图所示：
该晶胞边长为apm，阿伏伽德罗常数的值为。Fe的配位数是 ，该合金储氢时，若每个晶胞可以储存4个分子，计算合金储存氢气的质量为 g。
12．（2024·北京丰台·二模）将转化为高附加值的化学品，对实现碳中和、可持续发展具有重要意义。
Ⅰ.利用催化加氢制备乙烯，反应过程主要分为两步。
ⅰ.
ⅱ.
（1）和反应制备乙烯的热化学方程式为 。
（2）0.1MPa，投料比的条件下研究反应ⅰ，在不同温度下达到平衡时各气体的物质的量分数如图1所示(水转化为液态，不计入)。
①200℃时，主要发生的反应的化学方程式为 。
②800℃时，的平衡转化率为 。
Ⅱ.利用煤气化灰渣(主要成分有CaO、、和MgO等)封存，制备高纯碳酸钙。
ⅰ.浸出：向灰渣中加入稍过量盐酸，充分反应后过滤，得滤液a；
ⅱ.净化：向滤液a中逐渐加入氨水，金属氢氧化物分步沉淀，分步过滤，得到滤液b；
ⅲ.碳酸化：向滤液b中通入，过滤、洗涤、干燥，得到高纯。
已知：一些金属氢氧化物在溶液中达到沉淀溶解平衡时的与pH关系如图2所示。
（3）净化时，先分离出的氢氧化物是 。
（4）碳酸化时发生主要反应的离子方程式是 。
Ⅲ.利用双极膜电解制备NaOH，捕集烟气中，制备。已知：双极膜为复合膜，可在直流电的作用下，将膜间的解离，提供和。
（5）结合电极反应解释A区产生浓NaOH溶液的原因 。
（6）当电路中转移2ml时，上图装置产生 ml NaOH。
(7)制得的固体样品中常混有。准确称量xg样品，下列方案中，能测定样品中纯度的是 。
A．充分加热，固体减重
B．与足量稀盐酸充分反应，加热蒸干，得固体
C．与足量稀硫酸充分反应并加热，逸出气体用碱石灰吸收，增重
13．（2024·湖北·二模）硫及其化合物在生产、生活中有广泛应用。
Ⅰ.羰基硫(COS)是一种粮食熏蒸剂，能防治某些害虫和真菌的危害。以FeOOH固体作催化剂，分别与CO、反应制备COS的反应如下：
；
（1）COS的电子式为 。
（2）一定温度下，在恒容密闭容器中充入1ml CO，1ml 、2ml 气体，加入适量的FeOOH，发生上述反应。下列叙述正确的是___________(填字母)。
A．气体总压强不变时达到平衡状态
B．平衡时混合气体中COS体积分数最大值为50%
C．达到平衡时再充入，的平衡转化率增大
D．其他条件相同，使用纳米FeOOH比微米的反应速率大
Ⅱ.利用和反应制备。
已知：分以下两步进行：
(a)
(b)
（3）一定温度下，保持总压强为100kPa，向反应器中充入和Ar，发生反应a，测得平衡转化率与温度、投料比[]的关系如图1所示。
其他条件相同，投料比增大，平衡转化率增大的原因是 。温度下，该反应的平衡常数 kPa(结果保留2位小数)。
提示：用分压计算的平衡常数叫压强平衡常数，分压等于总压×物质的量分数。
（4）投料体积比，并用稀释。常压下，不同温度下反应相同时间后，测得和体积分数如图2所示。
①能自发进行的条件是 (填字母)。
A．较低温度 B．较高温度 C．任何温度
②在950℃，常压下，保持通入的体积分数不变，提高投料比，的转化率不变，其原因是 。
③其他条件不变，在950～1150℃范围内，(g)的体积分数随温度变化趋势符合图像 (填字母)，请说明理由： 。
A． B．
C． D．
14．（2024·湖南·模拟预测）空气中含量的控制和资源利用具有重要意义。回答下列问题：
Ⅰ．利用制备甲醇
（1）利用铟氧化物催化制取甲醇：。将固定比例的混合气体以不同流速通过装有催化剂的反应管，选择性、转化率随气体流速变化曲线如图示。
制取甲醇时，同时发生反应，气体流速分别为和，相同时间内生成的质量，前者 后者（填“大于”“小于”或“等于”）。保持气体流速不变，反应管内温度从升高到，测得出口处和的物质的量均减小，可能的原因是 ；
（2）催化加氢制甲醇过程中的主要反应有：
反应i：
反应ii：
反应iii：
①反应iii的 ，反应iii 正向自发进行（填标号）；
A．任何温度下都能 B．任何温度下都不能 C．高温下能 D．低温下能
②已知反应i的速率方程为均为速率常数且只与温度有关，x为物质的量分数。则反应i用物质的量分数表示的平衡常数 （用表示）；
③反应iii在下，将按一定比例投料，恒压下平衡状态时各组分的物质的量与温度的关系如图所示。曲线c代表的物质为 （填化学式）。温度为时，反应ii的平衡常数 （结果用分数表示）；
Ⅱ．萨巴蒂尔反应合成甲烷
（3）空间站必须给航天员提供基本的生存条件，涉及氧气供给、二氧化碳清除、水处理等．电解水技术除用于供氧外，生成的氢气通过萨巴蒂尔反应，实现了二氧化碳的清除，同时将氢气转化为更安全的甲烷，反应原理为。在恒容密闭容器中加入等物质的量的和，分压均为，一定温度下发生萨巴蒂尔反应，随着反应的进行，的物质的量分数 （填“逐渐增大”“逐渐减小”或“保持不变”）．某时刻测得的分压为，若的反应速率，则同时刻 （保留2位小数）。共价键
C-H
H-H
H-O
C=O
键能
413
436
464
799
化学键
键能（kJ/ml）
946
436
391
化学键
键能
356
413
226
318
热化学方程式
平衡常数
K1
K2
K3
物质
物质的量分数
0.04
0.32
0.50
0.08