解题方法
1 . CH3OH是一种绿色能源，也是一种化工原料。回答下列问题：
Ⅰ．合成甲醇。
工业上常用CO和H2制备CH3OH，反应原理是
。
(1)已知：①
kJ⋅mol
②
kJ⋅mol
③
kJ⋅mol
上述反应的
___________ kJ⋅mol(用含a、b、c的代数式表示)。
(2)在恒温恒容密闭容器中充入1 mol
和1 mol 
合成
。下列情况表明该反应一定达到平衡状态的是___________(填字母)。
(3)向体积相同的甲、乙恒容密闭容器中均充入1 mol和3 mol 同时发生反应合成，相对甲，乙仅改变温度，测得甲醇的物质的量与时间的关系如图所示。___________ (填“高于”或“低于”)乙，判断依据是___________ 。
②
___________ (填“>”“<”或“=”)0，判断依据是___________ 。
③若容器体积为1 L，甲容器中0~4 min内用H2表示的平均反应速率为___________ mol⋅L⋅min。
Ⅱ．可用于合成有机物。
近日，中国科学院大连化学物理研究所丁云杰团队利用Rh单核配合物催化剂以和CO为原料合成了CH3COOH，相关反应为
、
。
(4)以CH3OH和CO为原料，从原子利用率分析，合成___________ (填“CH3COOH”或“CH3COOCH3”)是最理想的绿色化学工艺。
(5)一定温度下，总压强保持1.5a kPa，向反应器中充入1 mol和1 mol ，在一定条件下合成
和
。达到平衡时，的转化率为60%，的选择性为80%，(
的选择性
)。该温度下合成反应的平衡常数
___________ 
(用含a的代数式表示，
为用分压表示的平衡常数，分压=总压×物质的量分数)。
Ⅰ．合成甲醇。
工业上常用CO和H2制备CH3OH，反应原理是
。(1)已知：①
kJ⋅mol②
kJ⋅mol③
kJ⋅mol上述反应的
(用含a、b、c的代数式表示)。(2)在恒温恒容密闭容器中充入1 mol
和1 mol 合成。下列情况表明该反应一定达到平衡状态的是___________(填字母)。| A．气体压强不随时间变化 | B． |
| C．气体密度不随时间变化 | D．气体平均摩尔质量不随时间变化 |
(3)向体积相同的甲、乙恒容密闭容器中均充入1 mol
和3 mol 同时发生反应合成，相对甲，乙仅改变温度，测得甲醇的物质的量与时间的关系如图所示。
②
③若容器体积为1 L，甲容器中0~4 min内用H2表示的平均反应速率为
⋅min。Ⅱ．可用于合成有机物。
近日，中国科学院大连化学物理研究所丁云杰团队利用Rh单核配合物催化剂以和CO为原料合成了CH3COOH，相关反应为
、。(4)以CH3OH和CO为原料，从原子利用率分析，合成
(5)一定温度下，总压强保持1.5a kPa，向反应器中充入1 mol
和1 mol ，在一定条件下合成和。达到平衡时，的转化率为60%，的选择性为80%，(的选择性)。该温度下合成反应的平衡常数(用含a的代数式表示，为用分压表示的平衡常数，分压=总压×物质的量分数)。
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2 . 中国科学家首次实现了二氧化碳到淀粉的从头合成，CO2的捕集、利用与封存成为科学家研究的重要课题。
以CO2、C2H6为原料合成C2H4涉及的主要反应如下：
I．CO2(g)+C2H6(g)
C2H4(g)+H2O(g)+CO(g) ΔH=+177kJ·mol-1 (主反应)
II．C2H6(g)CH4(g)+H2(g)+C(s) ΔH=+9kJ·mol-1 (副反应)
(1)反应I的反应历程可分为如下两步：
i． C2H6(g)C2H4(g)+H2(g) ΔH1 (反应速率较快)
ii． H2(g)+CO2(g)H2O(g)+CO(g) ΔH2=+44kJ·mol-1 (反应速率较慢)
①∆H1=_______
②相比于提高c(C2H6)，提高c(CO2)对反应I速率影响更大，原因是_______ 。
(2)向恒压密闭容器中充入CO2和C2H6合成C2H4，发生主反应，温度对催化剂K-Fe-Mn/Si-2性能的影响如图所示，工业生产综合各方面的因素，反应选择800℃的原因是_______ 。C2H4(g)+2H2(g) ΔH>0，温度T时，向2L的恒容反应器中充入2molCH4，仅发生上述反应，反应过程中CH4的物质的量随时间变化如图所示：
____ (用含有x的代数式表示)；当温度升高时，k正增大m倍，k逆增大n倍，则m_____ n(填“>”、“＜”或“=”)。
以CO2、C2H6为原料合成C2H4涉及的主要反应如下：
I．CO2(g)+C2H6(g)
C2H4(g)+H2O(g)+CO(g) ΔH=+177kJ·mol-1 (主反应)II．C2H6(g)
CH4(g)+H2(g)+C(s) ΔH=+9kJ·mol-1 (副反应)(1)反应I的反应历程可分为如下两步：
i． C2H6(g)
C2H4(g)+H2(g) ΔH1 (反应速率较快)ii． H2(g)+CO2(g)
H2O(g)+CO(g) ΔH2=+44kJ·mol-1 (反应速率较慢)①∆H1=
②相比于提高c(C2H6)，提高c(CO2)对反应I速率影响更大，原因是
(2)向恒压密闭容器中充入CO2和C2H6合成C2H4，发生主反应，温度对催化剂K-Fe-Mn/Si-2性能的影响如图所示，工业生产综合各方面的因素，反应选择800℃的原因是
C2H4(g)+2H2(g) ΔH>0，温度T时，向2L的恒容反应器中充入2molCH4，仅发生上述反应，反应过程中CH4的物质的量随时间变化如图所示：
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解题方法
3 . CO2的资源化利用一直是科学研究的热点领域。回答下列问题
(1)CO2的甲烷化反应为：CO2(g)+4H2(g)
CH4(g)+2H2O(g) △H，该反应又称Sabatier反应。相关的化学键键能数据如表，上述反应的△H=______ kJ•mol-1。
(2)以CO2和H2为原料合成甲醇(CH3OH)。300℃时，将6molCO2和8molH2的气态混合物充入2L密闭容器中发生反应：CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g) △H＜0，该容器中n(H2)随时间变化如图中实线所示：
①从反应开始到a点，用CO2表示的反应速率为v(CO2)=______ (保留2位有效数字)，此时H2的转化率为______ 。
②根据图中平衡状态计算该反应的平衡常数______ 。
③图中虚线______ (填“I”或“Ⅱ”)表示的是该反应升温时n(H2)随时间变化的曲线，判断依据______ 。
(3)以CO2、NaCl和NH3为原料可以制备NaHCO3。如图为某实验测得NaHCO3溶液的pH随温度的变化曲线(不考虑水挥发)。
溶液中的c(OH-)：a点______ c点(填“＞”“＜”或“=”)。
(1)CO2的甲烷化反应为：CO2(g)+4H2(g)
CH4(g)+2H2O(g) △H，该反应又称Sabatier反应。相关的化学键键能数据如表，上述反应的△H=| 化学键 | H－H | H－O | C－H | C=O |
| E(kJ•mol-1) | 436 | 463 | 413 | 803 |
CH3OH(g)+H2O(g) △H＜0，该容器中n(H2)随时间变化如图中实线所示： ①从反应开始到a点，用CO2表示的反应速率为v(CO2)=
②根据图中平衡状态计算该反应的平衡常数
③图中虚线
(3)以CO2、NaCl和NH3为原料可以制备NaHCO3。如图为某实验测得NaHCO3溶液的pH随温度的变化曲线(不考虑水挥发)。
溶液中的c(OH-)：a点
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解题方法
4 . 
(尿素)是一种重要的化工产品。回答下列问题：
(1)尿素的结构简式如图所示。已知尿素熔点：132.7℃，丙酮熔点：-94.9℃。
二者相对分子质量相近，结构相似，尿素的熔点高于丙酮的原因是___________ 。
(2)工业上，用CO2和NH3制备尿素，总反应分两个基元反应：
①
②
反应过程中的能量变化如图所示。
该反应的决速步骤是基元反应___________ (填“①”或“②”)，合成尿素的总反应自发进行的条件是___________ (填“较高温度”或“较低温度”)。
(3)碳酸丙烯酯(PC)是锂离子电池的常用溶剂，工业上常用尿素合成碳酸丙烯酯。已知：碳酸丙烯酯(PC)的沸点为242℃；1，2-丙二醇(PG)的沸点为185℃；尿素在160℃以上分解。以PG和尿素为原料合成PC的反应如下：
在某恒容密闭容器中加入物质的量之比为2:1的PG和尿素，加入催化剂充分反应，测得相同时间内不同温度下PC的收率如图所示(PC的收率
)。
①190℃以上，PC的收率降低的主要原因可能是___________ (答一条)。
②若a点为平衡点，则该点温度下PG的平衡转化率为___________ 。
(尿素)是一种重要的化工产品。回答下列问题：(1)尿素的结构简式如图所示。已知尿素熔点：132.7℃，丙酮熔点：-94.9℃。
二者相对分子质量相近，结构相似，尿素的熔点高于丙酮的原因是
(2)工业上，用CO2和NH3制备尿素，总反应分两个基元反应：
①
②
反应过程中的能量变化如图所示。
该反应的决速步骤是基元反应
(3)碳酸丙烯酯(PC)是锂离子电池的常用溶剂，工业上常用尿素合成碳酸丙烯酯。已知：碳酸丙烯酯(PC)的沸点为242℃；1，2-丙二醇(PG)的沸点为185℃；尿素在160℃以上分解。以PG和尿素为原料合成PC的反应如下：
在某恒容密闭容器中加入物质的量之比为2:1的PG和尿素，加入催化剂充分反应，测得相同时间内不同温度下PC的收率如图所示(PC的收率
)。 ①190℃以上，PC的收率降低的主要原因可能是
②若a点为平衡点，则该点温度下PG的平衡转化率为
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解题方法
5 . 《自然》杂志最近报道，科学家设计了“空气燃料实验系统”：第一步，利用太阳能收集空气中的CO2和H2O；第二步，在太阳能作用下将CO2和H2O转化成合成气(CO、H2)；第三步，利用合成气合成液态烃和甲醇。回答下列问题：
Ⅰ.模拟制备CO的装置如图所示(C1、C2为石墨)。
(1)b极是____ (填“正极”或“负极”)。
(2)C1电极的电极反应式为____ 。
Ⅱ.利用合成气可合成甲醇、甲烷等。已知：
反应1：CO(g)+2H2(g)CH3OH(g) △H1
反应2：CO(g)+3H2(g)CH4(g)+H2O(g) △H2
(3)CH4(g)+H2O(g)CH3OH(g)+H2(g) △H=____ (用含△H1、△H2的代数式表示)。
(4)CO(g)+3H2(g)CH4(g)+H2O(g)的速率方程为v=kcn(CO)cm(H2)(k为速率常数，与温度、催化剂有关)。假设在某温度、催化剂作用下，仅发生反应2，测得反应速率与CO、H2浓度的关系如表所示：
则n=___ ，m=____ ，表格中x=____ 。
(5)在一定温度下，向某恒容密闭容器中充入CO和H2，仅发生反应1，测得平衡体系中CH3OH的体积分数[φ(CH3OH)]与投料比[
]的关系如图所示。
在a、b、c三点中，CO的转化率最大的是___ (填字母)。
(6)在1L恒容密闭容器中充入1molCO和2molH2，在T℃、催化剂作用下只发生反应1，达到平衡时c(CO)=0.5mol·L-1，则该温度下反应1的平衡常数K=___ 。
Ⅰ.模拟制备CO的装置如图所示(C1、C2为石墨)。
(1)b极是
(2)C1电极的电极反应式为
Ⅱ.利用合成气可合成甲醇、甲烷等。已知：
反应1：CO(g)+2H2(g)
CH3OH(g) △H1反应2：CO(g)+3H2(g)
CH4(g)+H2O(g) △H2(3)CH4(g)+H2O(g)
CH3OH(g)+H2(g) △H=(4)CO(g)+3H2(g)
CH4(g)+H2O(g)的速率方程为v=kcn(CO)cm(H2)(k为速率常数，与温度、催化剂有关)。假设在某温度、催化剂作用下，仅发生反应2，测得反应速率与CO、H2浓度的关系如表所示：| 实验 | c(CO)/(mol·L-1) | c(H2)/(mol·L-1) | 反应速率 |
| ① | 0.10 | 0.10 | v |
| ② | 0.20 | 0.10 | 2v |
| ③ | 0.20 | 0.20 | 8v |
| ④ | 0.40 | x | 36v |
(5)在一定温度下，向某恒容密闭容器中充入CO和H2，仅发生反应1，测得平衡体系中CH3OH的体积分数[φ(CH3OH)]与投料比[
]的关系如图所示。在a、b、c三点中，CO的转化率最大的是
(6)在1L恒容密闭容器中充入1molCO和2molH2，在T℃、催化剂作用下只发生反应1，达到平衡时c(CO)=0.5mol·L-1，则该温度下反应1的平衡常数K=
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解题方法
6 . 以
为原料可制备绿色能源甲醇，从而实现“碳达峰”“碳中和”的承诺。制备
的反应为
。回答下列问题：
(1)
的燃烧热
，则完全燃烧生成5.6L(标准状况)和一定量液态水时放出的热量为_______ kJ。
(2)在恒容密闭容器中充入一定量
、
的混合物，只发生上述反应，相同时间内测得容器中
的浓度与反应温度(T)变化的关系如图1所示。
①该条件下，制备甲醇选取的最佳温度约为_______ K。
②随着温度的升高，该密闭容器中甲醇浓度先增大后减小的原因是___ 。
(3)以、为原料合成，除发生上述反应外，还发生反应：
。两个反应的平衡常数的自然对数(
)随温度倒数(
)变化的关系如图2所示。
①图2中，表示反应 
的是直线_______ (填“甲”或“乙”)。
②计算1250K时，反应的平衡常数
___ 。
③在图3中补充完成
反应过程中的能量变化曲线___ 。
为原料可制备绿色能源甲醇，从而实现“碳达峰”“碳中和”的承诺。制备的反应为 。回答下列问题：(1)
的燃烧热，则完全燃烧生成5.6L(标准状况)和一定量液态水时放出的热量为(2)在恒容密闭容器中充入一定量
、的混合物，只发生上述反应，相同时间内测得容器中的浓度与反应温度(T)变化的关系如图1所示。①该条件下，制备甲醇选取的最佳温度约为
②随着温度的升高，该密闭容器中甲醇浓度先增大后减小的原因是
(3)以
、为原料合成，除发生上述反应外，还发生反应： 。两个反应的平衡常数的自然对数()随温度倒数()变化的关系如图2所示。①图2中，表示反应
的是直线②计算1250K时，反应
的平衡常数③在图3中补充完成
反应过程中的能量变化曲线
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2023-01-14更新
|
70次组卷
|
2卷引用：海南省2022-2023学年高三上学期期末学业水平诊断化学试题
名校
解题方法
7 . 以CO和CO2为原料合成乙烯、二甲醚(CH3OCH3)等有机物，一直是当前化学领域研究的热点。回答下列问题：
(1)已知相关物质能量变化示意图如下：
①写出由CO(g)和H2(g)反应生成CH3OCH3(g)和H2O(g)的热化学方程式：_______ 。
②在一绝热的恒容密闭容器中，通入CO和H2(物质的量之比1 ：2)发生反应2CO(g)+4H2(g)
C2H4(g) +2H2O(g) ΔH<0，反应过程中容器内压强(p)与时间(t)变化如图1所示，随着反应进行，a~b段压强增大的原因是_______ 。
③CO2与H2催化重整制备CH3OCH3的过程中存在反应：
Ⅰ.2CO2(g) + 6H2(g)CH3OCH3(g)+3H2O(g)；
Ⅱ.CO2(g) +H2(g)CO(g) + H2O(g)。
向密闭容器中以物质的量之比为1：3充入CO2与H2，实验测得CO2的平衡转化率随温度和压强的变化关系如图2所示。p1、p2、p3由大小的顺序为_______ ；T2℃时主要发生反应_______ (填“Ⅰ”或“Ⅱ”)，平衡转化率随温度变化先降后升的原因为_______ 。
(2)一定温度和压强为3. 3p MPa条件下，将CO和H2按物质的量之比为2： 3通入密闭弹性容器中发生催化反应，假设只发生反应：3CO(g) + 3H2 (g)CH3OCH3(g)+CO2(g) 、2CO(g) + 4H2(g) C2H4(g) + 2H2O(g)。平衡时，CO平衡转化率为60%，C2H4选择性为50%(C2H4的选择性=
)。该温度下。反应C2H4(g)+ 2H2O(g) 2CO(g) +4H2(g)的Kp=_______ MPa3(用含字母p的代数式表示，已知Kp是用反应体系中气体物质的分压来表示的平衡常数，即将K表达式中平衡浓度用平衡分压代替)，若要提高C2H4的选择性，则应考虑的因素是_______ 。
(1)已知相关物质能量变化示意图如下：
①写出由CO(g)和H2(g)反应生成CH3OCH3(g)和H2O(g)的热化学方程式：
②在一绝热的恒容密闭容器中，通入CO和H2(物质的量之比1 ：2)发生反应2CO(g)+4H2(g)
C2H4(g) +2H2O(g) ΔH<0，反应过程中容器内压强(p)与时间(t)变化如图1所示，随着反应进行，a~b段压强增大的原因是③CO2与H2催化重整制备CH3OCH3的过程中存在反应：
Ⅰ.2CO2(g) + 6H2(g)
CH3OCH3(g)+3H2O(g)；Ⅱ.CO2(g) +H2(g)
CO(g) + H2O(g)。向密闭容器中以物质的量之比为1：3充入CO2与H2，实验测得CO2的平衡转化率随温度和压强的变化关系如图2所示。p1、p2、p3由大小的顺序为
(2)一定温度和压强为3. 3p MPa条件下，将CO和H2按物质的量之比为2： 3通入密闭弹性容器中发生催化反应，假设只发生反应：3CO(g) + 3H2 (g)
CH3OCH3(g)+CO2(g) 、2CO(g) + 4H2(g) C2H4(g) + 2H2O(g)。平衡时，CO平衡转化率为60%，C2H4选择性为50%(C2H4的选择性=)。该温度下。反应C2H4(g)+ 2H2O(g) 2CO(g) +4H2(g)的Kp=
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2022-07-29更新
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291次组卷
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3卷引用：反应原理题
8 . 丙烯是工业上合成精细化学品的原料，随者天然气和页岩气的可用性不断提高，丙烷脱氢和丙烷氧化脱氢受到人们越来越多的关注。
(1)已知
、丙烷(
)和丙烯(
)的燃烧热分别是
、
和
，则丙烷脱氢反应的热化学方程式为
_______ 。该反应在_______ (填“高温”“低温”或“任意温度”)时能自发进行。
(2)北京交通大学王熙教授团队制备了一种新型含氧硼氮纳米管(
)用于高效丙烷氧化脱氢反应，其主要副产物是经
反应生成的乙烯(
)和甲烷(
)。
①一定温度下，向恒容容器中充入一定量，在BONNTs催化作用下，发生上述反应制备，下列情况表明反应达到平衡状态的是_______ 。
A.气体密度不再改变
B.混合气体平均摩尔质量不再改变
C.体系压强不再改变
D.单位时间内消耗的物质的量与生成的物质的量相等
②T℃下，在2L容器中充入
，
后达到平衡状态时，转化率为50%，选择性为80%，则的消耗速率
_______ ，丙烷脱氢反应的平衡常数K=_______ 。(已知选择性
)
(3)①在BONNTs催化作用下，反应相同时间后，和产率与温度关系曲线如图所示，最佳反应温度是_______ ，理由是_______ 。
②温度高于T℃时，生成和的反应机理分别如下图甲和乙所示，则该温度范围内选择性降低的原因是_______ 。
(1)已知
、丙烷()和丙烯()的燃烧热分别是、和，则丙烷脱氢反应的热化学方程式为 (2)北京交通大学王熙教授团队制备了一种新型含氧硼氮纳米管(
)用于高效丙烷氧化脱氢反应，其主要副产物是经反应生成的乙烯()和甲烷()。①一定温度下，向恒容容器中充入一定量
，在BONNTs催化作用下，发生上述反应制备，下列情况表明反应达到平衡状态的是A.气体密度不再改变
B.混合气体平均摩尔质量不再改变
C.体系压强不再改变
D.单位时间内消耗
的物质的量与生成的物质的量相等②T℃下，在2L容器中充入
，后达到平衡状态时，转化率为50%，选择性为80%，则的消耗速率选择性)(3)①在BONNTs催化作用下，反应相同时间后，
和产率与温度关系曲线如图所示，最佳反应温度是②温度高于T℃时，生成
和的反应机理分别如下图甲和乙所示，则该温度范围内选择性降低的原因是
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9 . 以CO和H2为原料合成甲醇是工业上的成熟方法，直接以CO2为原料生产甲醇是目前的研究热点。我国科学家用CO2人工合成淀粉时，第一步就需要CO2转化为甲醇。
已知：①CO(g)+2H2(g)
CH3OH(g) △H1=-90.5kJ·mol-1
②CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g) △H2=-41.1kJ·mol-1
③2H2(g)+O2(g)=2H2O(g) △H3=-483.6kJ·mol-1
下列说法正确的是
已知：①CO(g)+2H2(g)
CH3OH(g) △H1=-90.5kJ·mol-1②CO(g)+H2O(g)
CO2(g)+H2(g) △H2=-41.1kJ·mol-1③2H2(g)+O2(g)=2H2O(g) △H3=-483.6kJ·mol-1
下列说法正确的是
| A．若温度不变，反应①中生成1molCH3OH(l)时，放出的热量大于90.5kJ |
| B．对于②反应，选用高效催化剂，可降低反应的焓变 |
| C．CO2与H2合成甲醇的热化学方程式为：CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g) △H=-49.4kJ·mol-1 |
| D．以CO2和H2O为原料合成甲醇，同时生成O2，该反应放出能量 |
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解题方法
10 . 甲醇作为燃料，在化石能源和可再生能源时期均有广泛的应用前景。
Ⅰ. 甲醇可以替代汽油和柴油作为内燃机燃料。
(1)汽油的主要成分之一是辛烷
。已知：
、
时，
辛烷完全燃烧生成气态二氧化碳和液态水，放出
热量。该反应的热化学方程式为_______ 。、时，
，相同物质的量的甲醇和辛烷分别燃烧时释放的热量用于煅烧石灰石制备
，则得到多的是_______ (填“甲醇”或“辛烷”)。
(2)
，该反应相关化学键键能数据如下表(已知
中的化学键为
)；
则
_______ 。甲醇结构式_______ 。
Ⅱ. 甲醇的合成
(3)以
和
为原料合成甲醇，反应的能量变化如图所示。
①补全图：图中
处应填入_______ 。
②该反应需要加入铜—锌基催化剂。加入催化剂后，该反应的
_______ (填“变大”、“变小”或“不变”)。
③已知：
以
和为原料合成甲醇的热化学方程式为_______ 。
Ⅰ. 甲醇可以替代汽油和柴油作为内燃机燃料。
(1)汽油的主要成分之一是辛烷
。已知：、时，辛烷完全燃烧生成气态二氧化碳和液态水，放出热量。该反应的热化学方程式为、时， ，相同物质的量的甲醇和辛烷分别燃烧时释放的热量用于煅烧石灰石制备，则得到多的是(2)
，该反应相关化学键键能数据如下表(已知中的化学键为)；| 化学键 |  |  | |  |  |
 | 496 | 343 | 1076 |  | 413 |
Ⅱ. 甲醇的合成
(3)以
和为原料合成甲醇，反应的能量变化如图所示。①补全图：图中
处应填入②该反应需要加入铜—锌基催化剂。加入催化剂后，该反应的
③已知：
以
和为原料合成甲醇的热化学方程式为
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