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解题方法
1 . 尿素作为主要的化肥种类之一,也是一种重要的化工原料。合成尿素的反应为。
(1)时,将一定量与在恒温恒容密闭容器中发生上述反应,下列不能说明该反应达到平衡状态的是___________ (填标号)。
A.反应体系中气体分子的平均摩尔质量保持不变
B.反应体系中气体的密度保持不变
C.反应消耗同时生成
D.三种气体的物质的量之比为
E.的质量保持不变
(2)如图是上述反应合成尿素的机理及能量变化(单位:),表示过渡态。
①尿素分子中C原子的杂化方式为___________ 。
②该反应历程中,起决速步骤的方程式为___________ 。
若,则___________ 。(3)液相中,合成尿素的化学方程式为,在液相中,的平衡转化率与温度,初始氨碳比[用L表示,]、初始水碳比[用W表示,]关系如图所示。①曲线中,___________ (填“A”或“B”)的W较小,判断依据是___________ 。
②对于液相反应,常用某组分M达到平衡时的物质的量分数代替平衡浓度来计算平衡常数(记作)。时,的的值为___________ 。
(1)时,将一定量与在恒温恒容密闭容器中发生上述反应,下列不能说明该反应达到平衡状态的是
A.反应体系中气体分子的平均摩尔质量保持不变
B.反应体系中气体的密度保持不变
C.反应消耗同时生成
D.三种气体的物质的量之比为
E.的质量保持不变
(2)如图是上述反应合成尿素的机理及能量变化(单位:),表示过渡态。
①尿素分子中C原子的杂化方式为
②该反应历程中,起决速步骤的方程式为
若,则
②对于液相反应,常用某组分M达到平衡时的物质的量分数代替平衡浓度来计算平衡常数(记作)。时,的的值为
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2 . 甲醇(CH3OH)在化学工业、农业生产等领域有着广泛应用。回答下列问题:
(1)CH3OH的电子式为___________ 。
(2)工业上可将煤先转化为CO(g)和H2(g),然后在催化剂作用下合成CH3OH(l),该过程称为煤的___________ 。已知相关物质的燃烧热数值如下表,则反应CO(g)+2H2(g)CH3OH(l)的∆H=___________ 。
(3)常温下,将一定量CH3OH(1)放入真空的恒容密闭中,发生CH3OH(l)CH3OH(g) ∆H=+1109.0kJ·mol-1。
①某温度下,甲醇达到液气平衡状态时的压强称为甲醇在该温度下的饱和蒸气压,记为p*。p*与温度T的关系如图所示,B点蒸气压大于A点蒸气压的原因是___________ 。②拉乌尔定律表明,一定温度下的稀溶液中,溶剂的饱和蒸气压等于纯溶剂的饱和蒸气压气压乘以溶液中溶剂的物质的量分数。
i.如图所示,甲烧杯中盛有甲醇,乙烧杯盛有NaOH的甲醇溶液,常温下将两烧杯置于真空密闭容器中,足够长的时间后,可能会观察到___________ (填字母)所示的现象。ii.已知甲醇的沸点为64.7℃,该温度下甲醇和纯水的饱和蒸气压见下表。现欲用蒸馏法分离含CH3OH物质的量分数为40%的甲醇水溶液,当控制蒸馏温度为64.7℃时,则蒸馏烧瓶中溶液上方的蒸汽总压p总=___________ kPa,馏分中甲醇的物质的量分数为___________ 。
(4)CH3OH可用于制备甲醇燃料电池。
①单位质量燃料所输出电能的多少称为燃料电池的比能量,若某甲醇燃料电池的输出电压为3.60V,其比能量为___________ kW⋅h⋅kg-1(结果保留一位小数)。已知:3.6×10⁶J,1mol电子的电量为96500C。
②在实验室中用甲醇燃料电池模拟铝制品在稀硫酸溶液中进行的表面钝化处理,Al电极应与甲醇燃料电池的___________ 极相连,Al电极上发生的电极反应方程式为___________ 。
(1)CH3OH的电子式为
(2)工业上可将煤先转化为CO(g)和H2(g),然后在催化剂作用下合成CH3OH(l),该过程称为煤的
物质 | CO(g) | H2(g) | CH3OH(l) |
燃烧热/kJ·mol-1 | -283.0 | -285.8 | -726.5 |
(3)常温下,将一定量CH3OH(1)放入真空的恒容密闭中,发生CH3OH(l)CH3OH(g) ∆H=+1109.0kJ·mol-1。
①某温度下,甲醇达到液气平衡状态时的压强称为甲醇在该温度下的饱和蒸气压,记为p*。p*与温度T的关系如图所示,B点蒸气压大于A点蒸气压的原因是
i.如图所示,甲烧杯中盛有甲醇,乙烧杯盛有NaOH的甲醇溶液,常温下将两烧杯置于真空密闭容器中,足够长的时间后,可能会观察到
物质 | CH3OH(l) | H2O(1) |
p*(64.7℃)/kPa | 101.30 | 23.90 |
(4)CH3OH可用于制备甲醇燃料电池。
①单位质量燃料所输出电能的多少称为燃料电池的比能量,若某甲醇燃料电池的输出电压为3.60V,其比能量为
②在实验室中用甲醇燃料电池模拟铝制品在稀硫酸溶液中进行的表面钝化处理,Al电极应与甲醇燃料电池的
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3 . 天然气、石油钻探过程会释放出、等气体。
Ⅰ.某种将和共活化的工艺涉及反应如下:
①
②
③
④
恒压密闭容器中,反应物的平衡转化率、部分生成物的选择性与温度关系如图所示。
已知:ⅰ.和的初始物质的量相等;
ⅱ.COS的选择性,的选择性;
ⅲ.产率=转化率×选择性。回答下列问题:
(1)_______ 。
(2)温度高于时,的转化率大于,原因是_______ 。
(3)达到平衡时,反应体系中_______ 。
(4)催化剂对反应②具有高选择性,通过理论计算得到反应的主要路径如下图。请在答题纸对应区域绘出 过渡态的示意图_______ 。Ⅱ.我国科学家设计了一种协同转化装置,实现对天然气中和的高效去除,其中电极分别为石墨烯(石墨烯包裹的)和石墨烯。过程如图所示:(5)出口气体组成为_______ 。
(6)阳极区发生反应为:
①;
②_______ 。
(7)工作时,石墨烯电极区的基本保持不变,原因是_______ 。
Ⅰ.某种将和共活化的工艺涉及反应如下:
①
②
③
④
恒压密闭容器中,反应物的平衡转化率、部分生成物的选择性与温度关系如图所示。
已知:ⅰ.和的初始物质的量相等;
ⅱ.COS的选择性,的选择性;
ⅲ.产率=转化率×选择性。回答下列问题:
(1)
(2)温度高于时,的转化率大于,原因是
(3)达到平衡时,反应体系中
(4)催化剂对反应②具有高选择性,通过理论计算得到反应的主要路径如下图。
(6)阳极区发生反应为:
①;
②
(7)工作时,石墨烯电极区的基本保持不变,原因是
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4 . 研发二氧化碳的利用技术,将二氧化碳转化为能源是减轻环境污染和解决能源问题的方案之一、回答下列问题:
(1)利用CO2合成二甲醚有两种工艺。
工艺1:
涉及以下主要反应:
反应Ⅰ.甲醇的合成:CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g) △H1=-49.0kJ/mol
反应Ⅱ.逆水汽变换:CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g) △H2=+41.0kJ/mol
反应Ⅲ.甲醇脱水:2CH3OH(g)CH3OCH3(g)+H2O(g) △H3=-23.5kJ/mol
工艺2:反应Ⅳ.2CO2(g)+6H2(g)CH3OCH3(g)+3H2O(g) △H
①△H=___________ kJ/mol,反应Ⅳ在___________ (填“低温”“高温”或“任意温度”)下自发进行。
②反应Ⅳ的活化能Ea(正)___________ (填“>”“<"或“=”)Ea(逆)。
③在恒温恒容的密闭容器中,下列说法能判断反应Ⅳ达到平衡的是___________ (填标号)。
A.气体物质中碳元素与氧元素的质量比不变
B.容器内CH3OCH3浓度保持不变
C.容器内气体密度不变
D.容器内气体的平均摩尔质量不变
(2)在不同压强下,按照n(CO2):n(H2)=1:3投料合成甲醇(反应Ⅰ),实验测得CO2的平衡转化率和CH3OH的平衡产率随温度的变化关系如图甲、乙所示。①下列说法正确的是___________ (填标号)。
A.图甲纵坐标表示CH3OH的平衡产率
B.p1<p2<p3
C.为了同时提高CO2的平衡转化率和CH3OH的平衡产率,应选择低温、高压条件
D.一定温度、压强下,提高CO2的平衡转化率的主要方向是寻找活性更高的催化剂
②图乙中,某温度时,三条曲线几乎交于一点的原因是___________ 。
(3)在T1温度下,将3molCO2和7molH2充人2L的恒容密闭容器中发生反应Ⅰ和Ⅳ,达到平衡状态时CH3OH(g)和CH3OCH3(g)的物质的量分别为1mol和0.5mol。
①反应经过10min达到平衡,0~10min内CO2的平均反应速率v(CO2)=___________ mol/(L·min)。
②T1温度时反应Ⅰ的平衡常数K=___________ 。
(1)利用CO2合成二甲醚有两种工艺。
工艺1:
涉及以下主要反应:
反应Ⅰ.甲醇的合成:CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g) △H1=-49.0kJ/mol
反应Ⅱ.逆水汽变换:CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g) △H2=+41.0kJ/mol
反应Ⅲ.甲醇脱水:2CH3OH(g)CH3OCH3(g)+H2O(g) △H3=-23.5kJ/mol
工艺2:反应Ⅳ.2CO2(g)+6H2(g)CH3OCH3(g)+3H2O(g) △H
①△H=
②反应Ⅳ的活化能Ea(正)
③在恒温恒容的密闭容器中,下列说法能判断反应Ⅳ达到平衡的是
A.气体物质中碳元素与氧元素的质量比不变
B.容器内CH3OCH3浓度保持不变
C.容器内气体密度不变
D.容器内气体的平均摩尔质量不变
(2)在不同压强下,按照n(CO2):n(H2)=1:3投料合成甲醇(反应Ⅰ),实验测得CO2的平衡转化率和CH3OH的平衡产率随温度的变化关系如图甲、乙所示。①下列说法正确的是
A.图甲纵坐标表示CH3OH的平衡产率
B.p1<p2<p3
C.为了同时提高CO2的平衡转化率和CH3OH的平衡产率,应选择低温、高压条件
D.一定温度、压强下,提高CO2的平衡转化率的主要方向是寻找活性更高的催化剂
②图乙中,某温度时,三条曲线几乎交于一点的原因是
(3)在T1温度下,将3molCO2和7molH2充人2L的恒容密闭容器中发生反应Ⅰ和Ⅳ,达到平衡状态时CH3OH(g)和CH3OCH3(g)的物质的量分别为1mol和0.5mol。
①反应经过10min达到平衡,0~10min内CO2的平均反应速率v(CO2)=
②T1温度时反应Ⅰ的平衡常数K=
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解题方法
5 . 通过不同方式转化为高附加值化学品有利于实现“双碳目标”,其中加氢转化为二甲醚()是常见的一种方式,其反应过程如下:
Ⅰ.
Ⅱ.
Ⅲ.
回答下列问题:
(1)加氢制反应的热化学方程式为___________ 。
(2)进料比时,不同压强下平衡转化率随温度的变化关系如图所示。①四条曲线对应压强、、和由大到小的顺序为___________ ,判断依据是___________ 。②压强为时,平衡转化率随温度升高先减小后增大,原因是___________ 。(3)上图中,当反应温度高于350℃时几条曲线重合,说明此时的转化率不受压强影响,原因是___________ 。
(4)反应Ⅱ和反应Ⅲ的平衡常数()随温度变化关系如图2所示,表示反应Ⅱ的曲线为___________ (填“a”或“b”)。恒温恒压条件下,向体系中通入和,达到平衡时转化率为50%,为0.07mol,该条件下生成的CO可以忽略不计,则的物质的量为___________ mol,加氢制的反应用摩尔分数表示的平衡常数___________ (列出计算式)。(已知反应的,物质i的摩尔分数。)
Ⅰ.
Ⅱ.
Ⅲ.
回答下列问题:
(1)加氢制反应的热化学方程式为
(2)进料比时,不同压强下平衡转化率随温度的变化关系如图所示。①四条曲线对应压强、、和由大到小的顺序为
(4)反应Ⅱ和反应Ⅲ的平衡常数()随温度变化关系如图2所示,表示反应Ⅱ的曲线为
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367次组卷
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3卷引用:河南省周口市2024届高三二模理综-化学试题
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6 . 低碳经济已成为人们一种新的生活理念,二氧化碳的捕捉和利用是能源领域的一个重要研究方向。回答下列问题:
(1)用催化加氢可以制取乙烯:,该反应体系的能量随反应过程变化关系如图所示,则该反应的_______ (用含a、b的式子表示)。相关化学键的键能如下表,实验测得上述反应的,则表中反应过程的x=_______ 。
(2)工业上用和反应合成二甲醚。
则_______ 。
(3)用表示阿伏加德罗常数的值,在(g)完全燃烧生成和液态水的反应中,每有5个电子转移时,放出650kJ的热量。则(g)的燃烧热为_______ 。
(4)一定条件下,在水溶液中1mol、1mol(、2、3、4)的相对能量(kJ)大小如图所示:反应B→A+C的热化学方程式为_______ (用离子符号表示)。
(1)用催化加氢可以制取乙烯:,该反应体系的能量随反应过程变化关系如图所示,则该反应的
化学键 | C=O | H—H | C=C | C—H | H—O |
键能() | x | 436 | 764 | 414 | 464 |
(2)工业上用和反应合成二甲醚。
则
(3)用表示阿伏加德罗常数的值,在(g)完全燃烧生成和液态水的反应中,每有5个电子转移时,放出650kJ的热量。则(g)的燃烧热为
(4)一定条件下,在水溶液中1mol、1mol(、2、3、4)的相对能量(kJ)大小如图所示:反应B→A+C的热化学方程式为
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7 . 已知,生产甲醇过程主要发生以下反应:
反应I.
反应II.
反应III.
(1)反应III中,H=_____________ ,该反应在_______ 条件下能自发进行。
A.在低温条件下自发进行 B.在高温条件下自发进行
C.在任何条件下都能自发进行 D.在任何条件下都不能自发进行
(2)反应III中,的平衡转化率与温度的关系如图所示:①两点压强大小关系是pA_____________ pB(填“、、”)。
②三点平衡常数的大小关系为_____________ 。时,由D点到A点过程中正、逆反应速率之间的关系:v正_____________ v逆。(填“”、“”或“”)。
(3)完成下列问题。
①向某恒温恒压密闭容器中充入和,下列能说明反应III达到平衡的是_______ 。
A.
B.两种反应物转化率的比值不再改变
C.容器内混合气体的平均相对分子质量不再改变
D.容器内混合气体的密度不再改变
②在恒容密闭容器中充入和,在和条件下经达到平衡状态。在该条件下,v(H2)=_______ 。
(4)已知:的选择性,不考虑催化剂活性温度,为同时提高的平衡转化率和甲醇的选择性,应选择的反应条件是_______ ,说明其原因_____________________ 。
A.低温低压 B.低温高压 C.高温高压 D.高温低压
反应I.
反应II.
反应III.
(1)反应III中,H=
A.在低温条件下自发进行 B.在高温条件下自发进行
C.在任何条件下都能自发进行 D.在任何条件下都不能自发进行
(2)反应III中,的平衡转化率与温度的关系如图所示:①两点压强大小关系是pA
②三点平衡常数的大小关系为
(3)完成下列问题。
①向某恒温恒压密闭容器中充入和,下列能说明反应III达到平衡的是
A.
B.两种反应物转化率的比值不再改变
C.容器内混合气体的平均相对分子质量不再改变
D.容器内混合气体的密度不再改变
②在恒容密闭容器中充入和,在和条件下经达到平衡状态。在该条件下,v(H2)=
(4)已知:的选择性,不考虑催化剂活性温度,为同时提高的平衡转化率和甲醇的选择性,应选择的反应条件是
A.低温低压 B.低温高压 C.高温高压 D.高温低压
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8 . 我国承诺在2030年实现“碳达峰”,2060年实现“碳中和”,资源化利用具有重要意义,回答下列问题:
I.和在镍基催化作用下重整模型如图所示(已知:*表示催化剂活性位点,表示活性亚甲基)。(1)和在镍基催化作用下发生重整反应的化学方程式为_____ 。该反应在高温下才能自发进行,判断反应焓变_____ (填“大于”“小于”或“等于”)0,判断理由是_____ 。
(2)已知经验公式:(为活化能,k为速率常数,R和C为常数),该反应的速率常数、活化能与温度的关系如图:该反应的活化能_____ 。(用含有的式子表示)
Ⅱ.已知二氧化碳和氢气合成甲醇可能发生如下反应:
i.
ii.
(3)为提高甲醇平衡产率,可采取的措施有_____ (至少答两条)。
(4)若以为催化剂,其活性温度范围通常为。向装有催化剂的密闭容器按投料比为通入反应物,保持压强为,若只发生反应i,其他条件相同,不同温度下。5分钟内,测得温度与甲醇的产率关系如图,实际产率呈现先升高后降低的原因是_____ 。(5)时的压强平衡常数_____ 。(写出计算式)
I.和在镍基催化作用下重整模型如图所示(已知:*表示催化剂活性位点,表示活性亚甲基)。(1)和在镍基催化作用下发生重整反应的化学方程式为
(2)已知经验公式:(为活化能,k为速率常数,R和C为常数),该反应的速率常数、活化能与温度的关系如图:该反应的活化能
Ⅱ.已知二氧化碳和氢气合成甲醇可能发生如下反应:
i.
ii.
(3)为提高甲醇平衡产率,可采取的措施有
(4)若以为催化剂,其活性温度范围通常为。向装有催化剂的密闭容器按投料比为通入反应物,保持压强为,若只发生反应i,其他条件相同,不同温度下。5分钟内,测得温度与甲醇的产率关系如图,实际产率呈现先升高后降低的原因是
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解题方法
9 . 工业上常用合成气(主要成分为CO、)在一定条件下制备甲醇,其涉及反应如下:
反应Ⅰ. ;
反应Ⅱ. ;
反应Ⅲ. 。
回答下列问题:
(1)在催化剂作用下也可以由CO2制备甲醇: ,则______ ;该反应在______ (填“高温”“低温”或“任意温度”)下可自发进行。
(2)向容积为2 L的刚性密闭容器中充入2 mol CO和4 mol发生上述反应,测得不同温度下,CO的平衡转化率、的选择性如图所示。①表示甲醇的选择性曲线是______ (填“”或“”)。
②下,2 min时达到平衡,此时体系压强为aPa,。用的分压变化表示的化学反应速率为______ ,反应Ⅲ的______ (,指用平衡分压代替平衡浓度进行计算的平衡常数,A的平衡分压的物质的量分数)。
(3)维持CO和的物质的量之和为3 mol,若在1 L恒容密闭容器中只发生上述反应Ⅰ,调整进气比不同,温度不同时,测得相应的CO平衡转化率如图所示。则A和B两点的温度:______ (填“<”“>”或“=”),其判断依据是______ 。
反应Ⅰ. ;
反应Ⅱ. ;
反应Ⅲ. 。
回答下列问题:
(1)在催化剂作用下也可以由CO2制备甲醇: ,则
(2)向容积为2 L的刚性密闭容器中充入2 mol CO和4 mol发生上述反应,测得不同温度下,CO的平衡转化率、的选择性如图所示。①表示甲醇的选择性曲线是
②下,2 min时达到平衡,此时体系压强为aPa,。用的分压变化表示的化学反应速率为
(3)维持CO和的物质的量之和为3 mol,若在1 L恒容密闭容器中只发生上述反应Ⅰ,调整进气比不同,温度不同时,测得相应的CO平衡转化率如图所示。则A和B两点的温度:
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解题方法
10 . 乙烯是重要的工业原料,可用下列方法制备。
Ⅰ.催化加氢法制乙烯:
已知:的燃烧热分别为:;
(1)该反应___________ 。
(2)将和按物质的量之比为2:3充入恒容密闭容器中,分别在不同催化剂条件下发生反应,测得相同时间的转化率与温度的关系如图所示:一定温度下,下列有关说法正确的是___________ 。
A.达平衡时,一定为2:3
B.向反应体系中加入少量无水固体,可提高的产率
C.b、d两状态下,化学反应速率一定相等
D.使用催化剂Ⅰ时反应的活化能比使用催化剂Ⅱ时低
E.温度下,向容器中加入稀有气体,可提高的转化率
Ⅱ.工业上也可用甲烷催化法制取乙烯,只发生如下反应:。
(3)温度T时,向2L的恒容反应器中充入,仅发生上述反应,反应过程中的物质的量随时间变化如图所示:实验测得:,,为速率常数,只与温度有关,T温度时,___________ (用含有x的代数式表示);当温度升高时,增大m倍,增大n倍,则m___________ (填“>”“<”或“=”)n。
Ⅲ.氧化制乙烯:
主反应为:
(4)某催化剂催化过程中,在催化剂表面发生了一系列反应:
①,
②,
③,
④___________。
则:④的反应式为___________ 。
(5)在与反应制的过程中,
还会发生副反应:
①其他条件相同时,与经相同反应时间测得如表实验数据:
相同温度时,催化剂2催化下产率更高的原因是___________ 。
②在容器体积为1.0L,充入和同时发生主、副反应,乙烷的平衡转化率、乙烯的选择性()与温度、压强的关系如图所示。M点主反应的平衡常数为___________ (结果保留2位有效数字)。
Ⅰ.催化加氢法制乙烯:
已知:的燃烧热分别为:;
(1)该反应
(2)将和按物质的量之比为2:3充入恒容密闭容器中,分别在不同催化剂条件下发生反应,测得相同时间的转化率与温度的关系如图所示:一定温度下,下列有关说法正确的是
A.达平衡时,一定为2:3
B.向反应体系中加入少量无水固体,可提高的产率
C.b、d两状态下,化学反应速率一定相等
D.使用催化剂Ⅰ时反应的活化能比使用催化剂Ⅱ时低
E.温度下,向容器中加入稀有气体,可提高的转化率
Ⅱ.工业上也可用甲烷催化法制取乙烯,只发生如下反应:。
(3)温度T时,向2L的恒容反应器中充入,仅发生上述反应,反应过程中的物质的量随时间变化如图所示:实验测得:,,为速率常数,只与温度有关,T温度时,
Ⅲ.氧化制乙烯:
主反应为:
(4)某催化剂催化过程中,在催化剂表面发生了一系列反应:
①,
②,
③,
④___________。
则:④的反应式为
(5)在与反应制的过程中,
还会发生副反应:
①其他条件相同时,与经相同反应时间测得如表实验数据:
实验 | 温度/K | 催化剂 | 的产率% |
实验1 | 400 | 催化剂1 | 55.0 |
400 | 催化剂2 | 62.3 | |
实验2 | 500 | 催化剂1 | 68.5 |
500 | 催化剂2 | 80.1 |
②在容器体积为1.0L,充入和同时发生主、副反应,乙烷的平衡转化率、乙烯的选择性()与温度、压强的关系如图所示。M点主反应的平衡常数为
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