新教材2024届高考化学二轮专项分层特训卷第三部分大题通关特训6化学反应原理二（附解析）

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反应Ⅰ：CO2(g)＋3H2(g)⇌CH3OH(g)＋H2O(g) ΔH1＝－49.4kJ·ml－1
反应Ⅱ：CO2(g)＋H2(g)⇌CO(g)＋H2O(g) ΔH2>0
请回答下列问题：
(1)若已知H2和CO的燃烧热，计算反应Ⅱ的ΔH2，还需要的一个只与水有关的物理量为________。
(2)在催化剂条件下，反应Ⅰ的反应机理和相对能量变化如图1(吸附在催化剂表面上的粒子用*标注，Ts为过渡态)。
完善该反应机理中相关的化学反应方程式：OH*＋eq \f(1,2)H2(g)＝________；以Ts3为过渡态的反应，其正反应活化能为________eV。
(3)在恒温恒压下，CO2和H2按体积比1∶3分别在普通反应器(A)和分子筛膜催化反应器(B)中反应，测得相关数据如下表。
已知：①分子筛膜催化反应器(B)具有催化反应、分离出部分水蒸气的双重功能：
②CH3OH的选择性＝eq \f(n（CH3OH）生成,n（CO2）消耗)×100%
①在普通反应器(A)中，下列能作为反应(反应Ⅰ和反应Ⅱ)达到平衡状态的判断依据是________(填标号)。
A.气体压强不再变化
B．气体的密度不再改变
C．v正(CO2)＝3v逆(H2)
D．各物质浓度比不再改变
②平衡状态下，反应器(A)中，甲醇的选择性随温度升高而降低，可能的原因是______________________________________；在反应器(B)中，CO2的平衡转化率明显高于反应器(A)，可能的原因是：________________________________。
③若反应器(A)中初始时n(CO2)＝1ml，反应Ⅰ从开始到平衡态的平均反应速率v(CH3OH)＝________ml/s；反应Ⅱ的化学平衡常数Kp(Ⅱ)＝________(用最简的分数表示)；
(4)近年来，有研究人员用CO2通过电催化生成CH3OH，实现CO2的回收利用，其工作原理如图2所示。请写出Cu电极上的电极反应式：______________________。
2．[2023·四川凉山统考二模]NOx会危害人体健康，破坏环境，对其进行无害处理研究一直是科技界关注的重点。请回答以下问题：
(1)选择性催化还原技术(SCR)是针对柴油车尾气排放中的一项处理工艺。已知在催化剂的作用下，有如下反应发生：
①4NH3(g)＋5O2(g)⇌4NO (g) ＋6H2O(g) ΔH1＝－905kJ·ml－1
②4NH3(g)＋3O2(g)⇌2N2(g) ＋6H2O(g) ΔH2＝－1268kJ·ml－1
③4NH3(g)＋6NO(g)⇌5N2(g) ＋6H2O(g) ΔH3
反应③的反应热ΔH3＝________。
(2)氨催化氧化时会发生(1)中的①、②两个竞争反应。为研究某催化剂的效果，在1L恒容密闭容器中充入1mlNH3和2mlO2，测得反应达到平衡时有关物质的量关系如图：
①根据以上信息，其他条件不变时，下列措施中可以提高NH3转化为N2的平衡转化率的是________(填字母)。
A．升高反应温度
B．降低反应温度
C．增大NH3和O2的初始投料比
D．及时分离出H2O
②520℃～840℃时体系中NO含量迅速增加的原因是____________________________。
(3)已知：2NO(g)＋O2(g)⇌2NO2(g)分两步进行，其反应过程能量变化如图a。
Ⅰ.2NO(g)⇌N2O2(g)
Ⅱ.N2O2(g)＋O2(g)⇌2NO(g)
①决定NO氧化反应速率的步骤是________(填“Ⅰ”或“Ⅱ”)。
②在恒容的密闭容器中充入一定量的NO和O2气体，保持其他条件不变，在温度为T1和T2(T2>T1)，测得c(NO)随t(时间)的变化曲线如图b，转化相同量的NO，在温度________(填“T1”或“T2”)下消耗的时间较长，结合图a分析其原因
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(4)在恒温条件下，向初始压强为pMPa的恒容密闭容器中加入等物质的量CO和NO发生反应：2CO(g)＋2NO(g)⇌N2(g)＋2CO2(g)，反应达平衡时，N2的体积分数为20%，则NO的转化率为________(保留一位小数)。该条件下反应平衡常数Kp＝________MPa－1(用平衡分压代替平衡浓度计算，分压＝总压×物质的量分数)。
3．[2023·江苏统考二模]苯乙烯是合成橡胶和塑料的重要原料，可由乙苯为原料制得。
(1)利用“乙苯脱氢反应”可制备苯乙烯。
C6H5C2H5(g)⇌C6H5CH===CH2(g)＋H2(g) ΔH＝akJ·ml－1
保持气体总压不变，原料气按以下A、B、C三种投料方式进行：
A．乙苯
B．n(乙苯)∶n(N2)＝1∶10
C．n(乙苯)∶n(CO2)＝1∶10
三种投料分别达到平衡时，乙苯转化为苯乙烯的转化率[eq \f(n（C6H5CH===CH2）,n总（C6H5C2H5）)×100%]与温度的关系如图1所示。
①a________0(填“＞”“＜”或“不能确定”)。
②相同温度下，投料方式B乙苯的平衡转化率比投料方式A的高，其原因是
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
③相同温度下，投料方式C乙苯的平衡转化率比投料方式B的高，其可能原因是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
④工业上利用“乙苯脱氢反应”生产苯乙烯时，会产生少量积碳。使用相同条件下的水蒸气代替N2，可较长时间内保持催化剂的催化活性，其原因是__________________________________。
(2)CO2用于制备苯乙烯有助于实现“碳中和”。
①在催化剂X作用下，CO2参与反应的机理如图2所示(α、β表示乙苯分子中C或H原子的位置；A、B为催化剂的活性位点，其中A位点带部分正电荷，B1、B2位点带部分负电荷)。根据元素电负性的变化规律，图2所示的反应机理中步骤Ⅰ和步骤Ⅱ可描述为________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
②保持混合气体总压(p)等其他条件不变，CO2的分压[p(CO2)＝eq \f(n（CO2）,n（乙苯）＋n（CO2）)×p]与乙苯转化率的关系如图3所示。p(CO2)＞14kPa时，乙苯转化率下降的原因是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
4．[2023·福建厦门统考二模]CS2在化工生产中有重要作用。天然气法合成CS2相关反应如下：
反应Ⅰ CH4(g)＋2S2(g)===CS2(g)＋2H2S(g) ΔH1＝－104.7kJ·ml－1
反应Ⅱ 2CH4(g)＋S8(g)===2CS2(g)＋4H2S(g) ΔH2＝201.73kJ·ml－1
(1)ΔH1、ΔH2随温度变化不大。温度不同时，反应体系中eq \f(n（S2）,n（S8）)不同。合成CS2总反应CH4(g)＋xS8(g)＋(2－4x)S2(g)===CS2(g)＋2H2S(g)的ΔH随温度T变化如图。
①S8(g)＝4S2(g) ΔH＝________kJ·ml－1。
②为提高CH4平衡转化率，控制温度范围在________(填标号)，
A．400～450℃B．650～700℃
C．750～800℃D．800℃以上
理由是
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(2)合成CS2总反应中硫蒸气达到饱和时，反应时间t与CH4初始浓度c0和CH4转化率α满足关系t＝eq \f(1,k·c0)(eq \f(α,1－α))，式中k为速率常数。
①T℃、c0＝1.0ml·L－1时，测得t＝9.5s、α＝95%，则k＝________L·ml－1·s－1。
②T℃时，计划在5s内转化率达90%，应控制初始浓度c0大于________L·ml－1。
(3)利用工业废气H2S替代硫黄矿生产CS2的反应为CH4(g)＋2H2S(g)⇌CS2(g)＋4H2(g)。反应物投料比采用n(CH4)∶n(H2S)＝1∶2，维持体系压强为100kPa，反应达到平衡时，四种组分的物质的量分数x随温度T的变化如图。
①图中表示CS2的曲线是________(填“a”“b”“c”或“d”)。
②950℃时，该反应的Kp＝________(以分压表示，分压＝总压×物质的量分数)。
③相比以硫黄矿为原料，使用H2S的优点是____________________，缺点是____________________。
5．[2023·山东枣庄统考二模]船舶柴油机发动机工作时，反应产生的NOx尾气是空气主要污染物之一，研究NOx的转化方法和机理具有重要意义。
已知：2NO(g)＋O2(g)⇌2NO2(g) ΔH1＝－113kJ·ml－1
6NO2(g)＋O3(g)⇌3N2O5(g) ΔH2＝－227kJ·ml－1
4NO2(g)＋O2(g)⇌2N2O5(g) ΔH3＝－57kJ·ml－1
(1)O3氧化脱除NO的总反应是NO(g)＋O3(g)⇌NO2(g)＋O2(g) ΔH4＝________。
(2)该反应过程有两步：NOeq \(――→,\s\up7(O2、O3),\s\d5(K甲))NO2eq \(――→,\s\up7(O2、O3),\s\d5(K乙))N2O5，反应中各物质浓度变化如图所示。则速率常数k甲________k乙(填“>”“”“k乙；
（3）①活化能越小，反应速率越快，则反应Ⅰ与反应Ⅱ的活化能：Ea1C2H5SH，—C2H5是推电子基团，使C2H5SH中H—S的极性降低，电离出H＋的能力减弱 ②2FeO eq \\al(\s\up1(2－),\s\d1(4)) ＋C2H5SH＋4H2O===C2H5SO eq \\al(\s\up1(－),\s\d1(3)) ＋2Fe（OH）3↓＋3OH－ ③Fe－6e－＋8OH－===FeO eq \\al(\s\up1(2－),\s\d1(4)) ＋4H2O 铁电极表面出现更多的OH－与Fe之间竞争放电生成O2；放电生成的O2将Fe氧化形成氧化物覆盖在电极表面（铁放电时生成氧化物覆盖在电极表面），阻碍FeO eq \\al(\s\up1(2－),\s\d1(4)) 的生成
解析：（1）已知：①C2H5OH（g）＋H2S（g）===C2H5SH（g）＋H2O（g） ΔH1＝－32kJ·ml－1；②C2H5OH（g）＋3O2（g）===2CO2（g）＋3H2O（g） ΔH2＝－1277kJ·ml－1；③2H2S＋3O2（g）===2SO2（g）＋2H2O（g） ΔH3＝－1036kJ·ml－1；由盖斯定律可知，③＋2×②－2×①得2C2H5SH（g）＋9O2（g）===4CO2（g）＋6H2O（g）＋2SO2（g） ΔH＝ΔH3＋2ΔH2－2ΔH1＝－1036kJ·ml－1－2×1277kJ·ml－1＋2×32kJ·ml－1＝－3526kJ·ml－1；
（2）①由图可知，当C2H5SH和C2H5S－浓度相等时，10