高考化学热点试题热点26反应原理综合题含解析答案

这是一份高考化学热点试题热点26反应原理综合题含解析答案，共18页。试卷主要包含了掌握化学平衡的特征等内容，欢迎下载使用。

试题常以选择、填空、读图、作图、计算等形式出现。高考一般以与生产、生活联系紧密的物质为背景材料出组合题，各小题之间有一定独立性。考查内容：
1．了解化学反应速率的概念和定量表示方法。能正确计算化学反应的转化率（α）。
2．了解活化能的概念，了解催化剂的重要作用。
3．了解化学反应的可逆性及化学平衡的建立。
4．掌握化学平衡的特征。了解化学平衡常数（K）的含义，能利用化学平衡常数进行相关计算。
5．理解外界条件(浓度、温度、压强、催化剂等)对反应速率和化学平衡的影响，能用相关理论解释其一般规律。
6．了解化学反应速率和化学平衡的调控在生活、生产和科学研究领域中的重要作用。
1．能源的合理开发和利用，低碳减排是人类正在努力解决的大问题。2023年2月21日，中国气候变化特使谢振华获得首届诺贝尔可持续发展特别贡献奖，以表彰他在全球生态保护中做出的贡献。
(1)在298K、100kPa时，已知：
C(s，石墨)+O2(g)=CO2(g) △H1=-393.5kJ•ml-1；
H2(g)+O2(g)=H2O(l) △H2=-285.8kJ•ml-1；
2C2H2(g)+5O2(g)=4CO2(g)+2H2O(l) △H3=-2599.0kJ•ml-1。
298K时，写出1mlC(s，石墨)和H2(g)反应生成C2H2(g)的热化学方程式： 。
(2)在固相催化剂作用下CO2加氢合成甲烷过程中发生以下两个反应：
主反应：CO2(g)+4H2(g)CH4(g)+2H2O(g) △H1=-156.9kJ•ml-1
副反应：CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g) △H2=+41.1kJ•ml-1
工业合成甲烷通常控制温度为500℃左右，其主要原因为 。
(3)向密闭容器中充入一定量的CH4(g)和NO(g)，保持总压为100kPa，发生反应：CH4(g)+4NO(g)2N2(g)+CO2(g)+2H2O(g) △H＜0。当=1时，NO的平衡转化率～；T2时NO平衡转化率～的关系如图：

①能表示此反应已经达到平衡的是 (填字母)。
A.气体总体积保持不变
B.混合气体的平均相对分子质量保持不变
C.不再变化
②表示T2时NO平衡转化率～的关系是 (填“I”或“Ⅱ”)，T1 T2(填“＞”或“＜”)。
③当=1、T3时，CH4的平衡分压为 。已知：该反应的标准平衡常数Kθ=，其中pθ=100kPa，p(CH4)、p(NO)、p(CO2)、p(N2)和p(H2O)为各组分的平衡分压，则该温度下Kθ= (分压＝总压×物质的量分数)。
(4)工业上利用废气中的CO2、CO联合制取烧碱、氯代烃和甲醇的流程如图。已知B中的电解装置使用了阳离子交换膜。

B中发生的总反应离子方程式为 。
2．为了缓解温室效应与能源供应之间的冲突，从空气中捕集并将其转化为燃料或增值化学品成为了新的研究热点，如甲醇的的制备。回答下列问题：
I．制备合成气：反应在工业上有重要应用。
(1)该反应在不同温度下的平衡常数如表所示。
①反应的ΔH 0(填“＞”“＜”或“=”)。
②反应常在较高温度下进行，该措施的优缺点是 。
(2)该反应常在Pd膜反应器中进行，其工作原理如图1所示。
①利用平衡移动原理解释反应器存在Pd膜时具有更高转化率的原因是 。
②某温度下，在Pd膜表面上的解离过程存在如下平衡：，其正反应的活化能远小于逆反应的活化能。下列说法错误的是 (填标号)。
A．Pd膜对气体分子的透过具有选择性
B．过程2的ΔH＞0
C．加快Pd膜内H原子迁移有利于的解离
D．H原子在Pd膜表面上结合为的过程为放热反应
Ⅱ．合成甲醇：在体积不变的密闭容器中投入 0.5ml CO 和 1ml H2，不同条件下发生反应：CO(g)+2H2(g) CH3OH(g)。实验测得平衡时H2的转化率随温度、压强的变化如图 2 所示。
(3)图2中X代表 (填“温度”或“压强”)。若图2中M 点对应的容器体积为5 L，则N点的平衡常数K为 。
(4)图3中正确表示该反应的平衡常数的负对数pK(pK=−lgK)与X 的关系的曲线 (填“AC”或“AB”)。
(5)通过光催化、光电催化或电解水制氢来进行二氧化碳加氢制甲醇(CH3OH)，发生的主要反应是CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)。若二氧化碳加氢制甲醇的反应在绝热、恒容的密闭体系中进行，下列示意图正确且能说明该反应进行到 t1时刻达到平衡状态的是 (填标号)。
a． b． c． d．
3．绿色能源是未来能源发展的方向，积极发展氢能，是实现“碳达峰、碳中和”的重要举措，可以用以下方法制备氢气。
I．甲烷和水蒸气催化制氢气。主要反应如下：
i．CH4(g)+H2O(g)CO(g)+3H2(g) △H=+206.2kJ•ml-1
ii．CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g) △H=-41.2kJ•ml-1
(1)反应CH4(g)+CO2(g)2CO(g)+2H2(g)的△H= kJ•ml-1。
(2)在容积不变的绝热密闭容器中发生反应i，下列能说明反应达到平衡状态的是 (填标号)。
A．气体混合物的密度不再变化
B．CH4消耗速率和H2的生成速率相等
C．CO的浓度保持不变
D．气体平均相对分子质量不再变化
E．体系的温度不再发生变化
(3)恒定压强为P0MPa时，将n(CH4)：n(H2O)=1：3的混合气体投入反应器中发生反应i和ii，平衡时，各组分的物质的量分数与温度的关系如图所示。

①图中表示CO2的物质的量分数与温度的变化曲线是 (填字母)。
②结合图中数据，其他条件不变，若要H2的产量最大，最适宜的反应温度是 (填标号)。
A．550~600℃ B．650~700℃ C．750~800℃
在其他条件不变的情况下，向体系中加入CaO可明显提高平衡体系中H2的含量，原因是 。
③600℃时，反应ii的平衡常数的计算式为Kp= (Kp是以分压表示的平衡常数，分压=总压×物质的量分数)。
Ⅱ．电解法制氢气。某科研小组设计如图所示电解池，利用CO2和H2O在碱性电解液中制备水煤气(H2、CO)，产物中H2和CO的物质的量之比为1∶1。
(4)电极B是 极，生成水煤气的电极反应式为 。
4．催化重整对温室气体的减排具有重要意义，其反应为：。回答下列问题：
(1)已知相关物质的燃烧热(
)：
则催化重整反应的 。
(2)将原料按初始组成
充入密闭容器中，保持体系压强为
发生反应。达到平衡时，
体积分数与温度的关系如图所示。
①下，n(平衡时气体)：n(初始气体)= 。该温度下，此反应的平衡常数 (以分压表示，分压=总压强×气体成分的物质的量分数。保留1位小数)。
②若A、B、C三点表示不同温度和压强下达到平衡时的体积分数，则 点对应的平衡常数最小，理由是 。
(3)其他条件相同，在不同催化剂(A、B)作用下，反应
进行相同时间后，
的产率随反应温度的变化如图所示。
①在催化剂A、B作用下，它们正、逆反应活化能差值分别用表示，则 (填“>”“T2；
③当=1、T3时，因曲线I是表示当=1时，NO的平衡转化率～的图像，由曲线I可看出在T3时NO平衡转化率为80%，

CH4的平衡分压为100kPakPa，该温度下Kθ=；
（4）B装置电解饱和食盐水生成氢气、氯气、氢氧化钠，总反应离子方程式为2H2O+2Cl-H2↑+2OH-+Cl2↑。
2．(1) ＜ 优点是升高温度，反应速率较快；缺点是正反应为放热反应，升高温度，平衡逆向移动，产物的转化率较低
(2) Pd膜能选择性分离出，平衡正向移动，平衡转化率增大 BD
(3) 温度 100
(4)AC
(5)bc
【详解】（1）①根据表中的数据，温度越高，平衡常数越小，反应的ΔH＜0。故答案为：＜；
②反应常在较高温度下进行，该措施的优点是升高温度，反应速率较快；缺点是正反应为放热反应，升高温度，平衡逆向移动，产物的转化率较低。故答案为：优点是升高温度，反应速率较快；缺点是正反应为放热反应，升高温度，平衡逆向移动，产物的转化率较低；
（2）①利用平衡移动原理解释反应器存在Pd膜时具有更高转化率的原因是Pd膜能选择性分离出，平衡正向移动，平衡转化率增大。故答案为：Pd膜能选择性分离出，平衡正向移动，平衡转化率增大；
②A．Pd膜只允许氢气通过，不允许二氧化碳通过，对气体分子的透过具有选择性，A项正确；B．过程正反应的活化能远小于逆反应的活化能，ΔH＜0，B项错误；C．加快Pd膜内H原子迁移，平衡正向移动，有利于氢气的解离，C项正确；D．为放热过程，H原子在Pd膜表面上结合为氢气的过程为吸热过程，D项错误；答案选BD；
（3）该反应是气体体积减小的反应，增大压强，平衡正向移动，平衡时H2的转化率随压强增大而增大，说明Y代表压强，且Y1＞Y2，X代表温度，故图 2 中 X 代表温度；若图2中M 点对应的容器体积为5 L，化学平衡常数只与温度有关，由于M、N两点对应的温度相同，则N、M点的平衡常数K相同，M点氢气转化率为50%，则反应氢气0.5 ml；
则N点的压强平衡常数。故答案为：温度；100；
（4）X代表温度，平衡时H2的转化率随温度升高而降低，说明升高温度，平衡逆向移动，则该反应是放热反应，ΔH＜0，随着温度升高，平衡逆向移动，K值减小，pK=−lgK，则pK随着K值的减小而增大，图3中曲线AC能正确表示该反应平衡常数的负对数pK(pK=−lgK )与X的关系，故答案为：AC；
（5）a．反应达到平衡时，甲醇的浓度将会保持不变，图中t1时刻之后，甲醇的浓度仍在减小，则t1时刻反应未达到平衡状态，故a错误；b．总的物质质量不变，随着反应进行，二氧化碳含量减小，其质量分数减小，t1时刻二氧化碳含量不再改变，反应达到平衡，符合题意；c．随着反应进行，二氧化碳量减小、甲醇量增大，甲醇与二氧化碳比值增大，t1时刻比值不再改变，反应达到平衡，符合题意；d．随着反应进行，二氧化碳量减小、甲醇量增大，t1时刻之后两者的量仍然变化，则没有达到平衡，不符合题意；故答案为：bc。
3．(1)+247.4
(2)CDE
(3) n B CaO为碱性氧化物，能吸收酸性氧化物CO2，导致CO2浓度减小，促使反应ii平衡正向移动，导致CO浓度减小，引起反应i平衡也正向移动
(4) 阳 CO2+3H2O+4e-=H2+CO+4OH-
【详解】（1）由题干信息已知，反应i．CH4(g)+H2O(g)CO(g)+3H2(g) H=+206.2kJ•ml-1，反应ii．CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g) H=-41.2kJ•ml-1，反应i-反应ii可得反应CH4(g)+CO2(g) 2CO(g)+2H2(g)，根据盖斯定律可知，H=(+206.2kJ/ml)-(-41.2kJ/ml)=+247.4kJ•ml-1，故答案为：+247.4；
（2）A．由题干信息可知，反应i反应体系均为气体，则反应过程中气体质量不变，容器体积不变，则气体混合物的密度始终不变，则气体混合物的密度不再变化，不能说明反应达到化学平衡，A不合题意；
B．CH4消耗速率和H2的生成速率均表示正反应速率，且二者系数不相等，故CH4消耗速率和H2的生成速率相等，不能说明反应达到化学平衡，B不合题意；
C．化学平衡的特征之一为各组分的浓度保持不变，故CO的浓度保持不变，说明反应达到化学平衡，C符合题意；
D．由题干信息可知，反应i前后气体的物质的量发生改变，气体质量不变，则气体平均相对分子质量一直在改变，故气体平均相对分子质量不再变化，说明反应达到化学平衡，D符合题意；
E．由于反应容器是一个绝热密闭容器，故体系的温度不再发生变化，说明反应达到化学平衡，E符合题意；
故答案为：CDE；
（3）①随反应进行，二氧化碳和氢气的量增加，故甲烷和水蒸气的量减小，将n(CH4)：n(H2O)=1：3的混合气体投入反应器中，故p为表示平衡时水蒸气的物质的量分数随温度的变化，随着温度升高反应i正向移动，反应ii逆向移动，故CO随温度升高而增大，即m表示平衡时CO的物质的量分数随温度的变化，则n表示CO2的物质的量分数随温度的变化，故答案为：n；
②结合图中数据，其他条件不变，当温度达到650℃时，CH4的转化率几乎为100%，H2的物质的量分数达到最大，再升高温度，H2的物质的量分数不再增大，CH4的转化率也增大不大，且增大能源投入，故若要H2的产量最大，最适宜的反应温度是650~700℃，CaO为碱性氧化物，能吸收酸性氧化物CO2，导致CO2浓度减小，促使反应ii平衡正向移动，导致CO浓度减小，引起反应i平衡也正向移动，故在其他条件不变的情况下，向体系中加入CaO可明显提高平衡体系中H2的含量，原因是故答案为：B；CaO为碱性氧化物，能吸收酸性氧化物CO2，导致CO2浓度减小，促使反应ii平衡正向移动，导致CO浓度减小，引起反应i平衡也正向移动；
③由题干图像信息可知，600℃平衡时，H2的物质的量分数为：50%，H2O(g)的物质的量分数为32%，CH4的物质的量分数为4%，设投入CH4为1ml、H2O为3ml，根据三段式分析：，，则有，解得x=0.78ml，，解得y=0.45ml，CO物质的量分数为：×100%=6%，CO2的物质的量分数为×100%=8%，600℃时，反应ii的平衡常数的计算式为Kp===，故答案为：；
（4）由题干电解池装置图可知，电解B产生氧气，电解反应为：4OH- -4e-=O2↑+2H2O，发生氧化反应，故电极B是阳极，则A电极为阴极，发生还原反应，生成水煤气即CO和H2，该电极的电极反应式为CO2+3H2O+4e-=H2+CO+4OH-，故答案为：阳；CO2+3H2O+4e-=H2+CO+4OH-。
4．(1)
(2) 177.8 A 该反应是吸热反应，升高温度，平衡正向移动，平衡常数增大；A、B、C三点中，A点温度最低
(3) =