解题方法
1 . 二甲醚既是一种有机燃料,又是一种重要的有机化工原料。利用催化氢化制备二甲醚的反应原理如下:
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回答下列问题:
(1)___________ 。
(2)向初始温度为T℃的某恒容绝热容器中投入2mol 只发生反应,平衡时的转化率为。
①下列叙述能说明反应已经达到平衡的是___________ (填选项字母)。
a.混合气体密度不再发生变化
b.容器内压强不再发生变化
c.的消耗速率等于的消耗速率
d.的体积分数不再发生变化
②相同条件下,若向该容器中加入和各1mol,平衡时的转化率为。则___________ 1(填“>”“=”或“<”)。
③在催化剂条件下反应的反应过程如图甲所示,“*”表示吸附在催化剂上。 甲
该催化过程的决速步骤为___________ (填“第一步”或“第二步”),判断的理由是___________ 。
(3)向压强恒定为p kPa的某密闭容器中按投入和,发生催化氢化制备二甲醚系列反应和。平衡转化率随温度的变化情况如图乙。 乙
①图中能表示随温度变化的曲线是___________ (填“”或“”),原因为___________ 。
② K时,的平衡体积分数为10%。则平衡时的体积分数为___________ (保留3位有效数字); K时反应的压强平衡常数___________ (用含p的代数式表示,列出计算式即可)。
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回答下列问题:
(1)
(2)向初始温度为T℃的某恒容绝热容器中投入2mol 只发生反应,平衡时的转化率为。
①下列叙述能说明反应已经达到平衡的是
a.混合气体密度不再发生变化
b.容器内压强不再发生变化
c.的消耗速率等于的消耗速率
d.的体积分数不再发生变化
②相同条件下,若向该容器中加入和各1mol,平衡时的转化率为。则
③在催化剂条件下反应的反应过程如图甲所示,“*”表示吸附在催化剂上。 甲
该催化过程的决速步骤为
(3)向压强恒定为p kPa的某密闭容器中按投入和,发生催化氢化制备二甲醚系列反应和。平衡转化率随温度的变化情况如图乙。 乙
①图中能表示随温度变化的曲线是
② K时,的平衡体积分数为10%。则平衡时的体积分数为
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39次组卷
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3卷引用:2024届陕西省安康市汉滨区高三下学期联考模拟预测(四)理综试题-高中化学
2024届陕西省安康市汉滨区高三下学期联考模拟预测(四)理综试题-高中化学(已下线)押题卷01(14+4题型)-2024高考化学考点必杀300题(新高考通用)河南省青桐鸣联考2023-2024学年高二下学期3月月考化学试题
2 . 为减小或消除CO2对环境的影响,科学家加强了对CO2创新利用的研究。回答下列问题:
(1)将CO2通过光热催化还原为高附加值碳氢燃料,包括以下反应:
反应I.
反应Ⅱ.
①已知反应Ⅲ. ,则___________ kJ·mol-1。
②350℃时,将0.5molCO2、1.5molH2通入恒压密闭容器中,在0.1gCo3O4催化下发生反应I和反应Ⅱ,10h后达到平衡,CO2转化率为75%,CO的产量为0.075mol,则CH4的产率为___________ mol·h-1·g-1(产率=),CH4选择性为___________ (选择性=),反应Ⅱ的___________ 。
(2)在催化剂的作用下,CO2高选择性转化为乙醇的反应原理为。
①图1、图2是温度、压强对乙醇选择性的影响,则最佳温度和压强分别为___________ 。②在最佳温度和压强下,气体流速对乙醇选择性的影响如图所示,阐述流速与选择性的关系并说明可能的原因:___________ 。(3)电化学还原CO2可制备CH4和HCOOH。
①写出在酸性介质中CO2转化为CH4的电极反应式:___________ 。
②理论上生成等物质的量的CH4和HCOOH时消耗的电能之比为___________ 。
(1)将CO2通过光热催化还原为高附加值碳氢燃料,包括以下反应:
反应I.
反应Ⅱ.
①已知反应Ⅲ. ,则
②350℃时,将0.5molCO2、1.5molH2通入恒压密闭容器中,在0.1gCo3O4催化下发生反应I和反应Ⅱ,10h后达到平衡,CO2转化率为75%,CO的产量为0.075mol,则CH4的产率为
(2)在催化剂的作用下,CO2高选择性转化为乙醇的反应原理为。
①图1、图2是温度、压强对乙醇选择性的影响,则最佳温度和压强分别为
①写出在酸性介质中CO2转化为CH4的电极反应式:
②理论上生成等物质的量的CH4和HCOOH时消耗的电能之比为
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3 . 二氧化碳催化加氢制甲醇,有利于减少温室气体二氧化碳。回答下列问题:
(1)已知:、和键的键能分别为、和。
则___________ 。
(2)已知:在催化剂I和II的催化下的反应历程和能量变化如下图。①在相同条件下使用催化剂___________ (填I或II)时,反应过程中所能达到的最高浓度更大。
②在相同条件下反应达到平衡状态,为提高的平衡浓度和的平衡物质的量分数,可以采取的措施是___________ 。
(3)以为原料合成涉及的主要反应如下:
I.
II.
在密闭容器中,压强恒为,,,平衡转化率、在催化剂作用下反应相同时间所测得的实际转化率,随温度的变化如图所示。的选择性可表示为。
①反应的最佳温度___________ 。
②反应温度超过时,平衡转化率逐渐增大的原因是___________ 。
③反应温度超过时,实际转化率逐渐减小的原因是___________ 。
④反应温度在时,点的选择性为,则平衡时___________ (保留三位有效数字,后面相同),反应II的压强平衡常数___________ 。
(4)工业废气中含有的和可利用如下装置回收利用。①装置a中发生反应的离子方程式___________ 。
②装置b中,x和y为石墨电极,写出电极x的电极反应___________ 。
(1)已知:、和键的键能分别为、和。
则
(2)已知:在催化剂I和II的催化下的反应历程和能量变化如下图。①在相同条件下使用催化剂
②在相同条件下反应达到平衡状态,为提高的平衡浓度和的平衡物质的量分数,可以采取的措施是
(3)以为原料合成涉及的主要反应如下:
I.
II.
在密闭容器中,压强恒为,,,平衡转化率、在催化剂作用下反应相同时间所测得的实际转化率,随温度的变化如图所示。的选择性可表示为。
①反应的最佳温度
②反应温度超过时,平衡转化率逐渐增大的原因是
③反应温度超过时,实际转化率逐渐减小的原因是
④反应温度在时,点的选择性为,则平衡时
(4)工业废气中含有的和可利用如下装置回收利用。①装置a中发生反应的离子方程式
②装置b中,x和y为石墨电极,写出电极x的电极反应
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解题方法
4 . 我国力争于2030年前实现碳达峰,2060年前实现碳中和,因此的综合利用成为研究热点。
(1)通过捕捉空气中的和电解水产生的H2可以合成“零碳甲醇”。已知H2(g)的燃烧热为286,的燃烧热为726,反应的_______ 。
(2)利用电喷雾电离等方法可得,与反应能高选择性地生成甲醇,反应机理如下图所示:已知参与化学键变化的元素替换成更重的同位素时,反应速率会变慢,则与反应的能量变化曲线为_______ (填“c”或“d”),写出与反应生成的氘代甲醇的结构简式:_______ 或_______ 。
(3)氢气和碳氧化物反应生成甲烷,涉及反应如下:
反应Ⅰ:
反应Ⅱ:
反应皿:
T℃时,向恒容密闭容器中充入一定量的和1mol ,平衡时和CO的转化率及和的物质的量随变化的情况如图所示。①图中表示变化的曲线是_______ (填“a”、“b”、“c”或“d”);_______ ;的选择性_______ 。
②已知起始充入1mol和1mol进行上述反应时,起始压强为。反应Ⅰ的分压平衡常数_______ (用含的代数式表示)。
(1)通过捕捉空气中的和电解水产生的H2可以合成“零碳甲醇”。已知H2(g)的燃烧热为286,的燃烧热为726,反应的
(2)利用电喷雾电离等方法可得,与反应能高选择性地生成甲醇,反应机理如下图所示:已知参与化学键变化的元素替换成更重的同位素时,反应速率会变慢,则与反应的能量变化曲线为
(3)氢气和碳氧化物反应生成甲烷,涉及反应如下:
反应Ⅰ:
反应Ⅱ:
反应皿:
T℃时,向恒容密闭容器中充入一定量的和1mol ,平衡时和CO的转化率及和的物质的量随变化的情况如图所示。①图中表示变化的曲线是
②已知起始充入1mol和1mol进行上述反应时,起始压强为。反应Ⅰ的分压平衡常数
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解题方法
5 . CO2资源化利用备受关注,研究CO2资源化综合利用有重要意义。已知:
反应Ⅰ:CO2(g)+H2(g)=CO(g)+H2O(g) H1=+41.2kJ/mol
反应Ⅱ:2CO2(g)+6H2(g)=CH3OCH3(g)+3H2O(g) H2=-122.5kJ/mol
回答下列问题:
(1)反应2CO(g)+4H2(g)CH3OCH3(g)+H2O(g) H=___________ kJ/mol。
(2)将4molCO、6molH2置于某密闭容器中,控制适当条件使其发生反应:2CO(g)+4H2(g)CH3OCH3(g)+H2O(g),测得CO的某种平衡量值(x)在不同压强下随温度的变化如图1所示:①x表示___________ (填“体积分数”或“转化率”),为了提高反应速率的同时能提高H2的转化率,可采取的措施有___________ (填字母)。
a.使用高效催化剂 b.缩小容器的体积
c.升高温度 d.增大H2的浓度
②若p1=6MPa,B点表示反应从开始进行到10min时达到平衡状态,则v(H2)=___________ MPa·min-1,Kp=___________ MPa-4(用平衡分压代替平衡浓度计算,分压=总压×物质的量分数)。
③若对D点状态的反应同时进行降温、缩小体积的操作,重新达到平衡状态可能是图中A~G点中的___________ 点。
(3)在恒压密闭容器中投入xmolCO2和ymolH2,发生上述反应Ⅰ和Ⅱ。测得CO2的平衡转化率和平衡时CO的选择性(CO的选择性=×100%)随温度的变化曲线如图2所示。
①T℃达到平衡时,反应Ⅱ理论上消耗CO2的物质的量为___________ mol。
②合成二甲醚的适宜温度为260℃,其原因是___________ 。
反应Ⅰ:CO2(g)+H2(g)=CO(g)+H2O(g) H1=+41.2kJ/mol
反应Ⅱ:2CO2(g)+6H2(g)=CH3OCH3(g)+3H2O(g) H2=-122.5kJ/mol
回答下列问题:
(1)反应2CO(g)+4H2(g)CH3OCH3(g)+H2O(g) H=
(2)将4molCO、6molH2置于某密闭容器中,控制适当条件使其发生反应:2CO(g)+4H2(g)CH3OCH3(g)+H2O(g),测得CO的某种平衡量值(x)在不同压强下随温度的变化如图1所示:①x表示
a.使用高效催化剂 b.缩小容器的体积
c.升高温度 d.增大H2的浓度
②若p1=6MPa,B点表示反应从开始进行到10min时达到平衡状态,则v(H2)=
③若对D点状态的反应同时进行降温、缩小体积的操作,重新达到平衡状态可能是图中A~G点中的
(3)在恒压密闭容器中投入xmolCO2和ymolH2,发生上述反应Ⅰ和Ⅱ。测得CO2的平衡转化率和平衡时CO的选择性(CO的选择性=×100%)随温度的变化曲线如图2所示。
①T℃达到平衡时,反应Ⅱ理论上消耗CO2的物质的量为
②合成二甲醚的适宜温度为260℃,其原因是
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6 . 2023年全国政府工作报告指出,推动重点领域节能降碳减污。一种太空生命保障系统利用电解水供氧,生成的氢气与宇航员呼出的二氧化碳在催化剂作用下生成水和甲烷,水可循环使用。
(1)已知与的燃烧热分别为,,,写出与反应生成和的热化学方程式_____ 。
(2)一定温度下,在恒容密闭容器中与反应生成和。
①能说明该反应达到平衡状态的是_______ (填字母)。
A. B.容器内压强一定 C.气体平均相对分子,质量一定
D.气体密度一定 E.的体积分数一定
②已知容器的容积为5L初始加入0.2mol和0.6mol,反应平衡后测得的转化率为50%,则该反应的平衡常数为_______ 。
③温度不变,再加入、、、各0.2mol,则_______ 。(填“>”“<”或“=”)
(3)工业上在一定条件下利用与可直接合成有机中间体二甲醚:。当时,实验测得的平衡转化率檤温度及压强变化如图所示。①该反应的_______ (填“>”或“<”)0。
②图中压强(p)由大到小的顺序是_______ 。
(4)科学家研发出一种新系统,通过“溶解”水中的二氧化碳,以触发电化学反应,有效减少碳的排放,其工作原理如图所示。系统工作时,b极区的电极反应式为_______ 。
(1)已知与的燃烧热分别为,,,写出与反应生成和的热化学方程式
(2)一定温度下,在恒容密闭容器中与反应生成和。
①能说明该反应达到平衡状态的是
A. B.容器内压强一定 C.气体平均相对分子,质量一定
D.气体密度一定 E.的体积分数一定
②已知容器的容积为5L初始加入0.2mol和0.6mol,反应平衡后测得的转化率为50%,则该反应的平衡常数为
③温度不变,再加入、、、各0.2mol,则
(3)工业上在一定条件下利用与可直接合成有机中间体二甲醚:。当时,实验测得的平衡转化率檤温度及压强变化如图所示。①该反应的
②图中压强(p)由大到小的顺序是
(4)科学家研发出一种新系统,通过“溶解”水中的二氧化碳,以触发电化学反应,有效减少碳的排放,其工作原理如图所示。系统工作时,b极区的电极反应式为
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解题方法
7 . 苯乙烯是一种很重要的有机化学原料,用途十分广泛。在以水蒸气做稀释剂、存在催化剂的条件下,乙苯催化脱氢可生成苯乙烯。可能发生如下两个反应;
主反应: ;
副反应: 。
回答下列问题:
(1)已知,在、条件下,、、、的燃烧热分别为、、、。则_______ 。
(2)在某温度、pkPa的条件下,向反应器中充入气态乙苯发生主反应:,其平衡转化率为50%,若向该反应器中充入水蒸气作为稀释气(计算时忽略副反应),可将平衡转化率提高至_______ 。
(3)在不同的温度条件下,以水烃比投料,在膜反应器中发生乙苯催化脱氢反应。膜反应器可以通过多孔膜移去,提高乙苯的平衡转化率,工作原理如图所示:已知:移出率×100%。
①忽略副反应,维持体系总压强p恒定,在温度T时,已知乙苯的平衡转化率为,的移出率为b,则在该温度下主反应的平衡常数_______ (用含、b、p的代数式表示)。
②乙苯的平衡转化率增长百分数与的移出率在不同温度条件下的关系如表所示:
高温下副反应程度极小,试说明当温度高于950℃时,乙苯的平衡转化率随的移出率的变化改变程度不大的原因:_______ 。
③下列说法正确的是_______ (填选项字母)。
A.生成的总物质的量与苯乙烯相等
B.因为被分离至隔离区,故反应器中不发生副反应
C.在恒容的膜反应器中,其他条件不变,增大水烃比,可提高乙苯的转化率
D.当的分压不再发生变化时,说明主副反应均达到平衡状态
(4)有研究者发现,在气氛中乙苯催化脱氢制苯乙烯更容易进行,反应历程如图所示:①该过程的总反应的化学方程式为_______ 。
②根据反应历程分析,催化剂表面酸碱性对乙苯脱氢反应影响较大,如果催化剂表面碱性太强,会降低乙苯的转化率,碱性太强使乙苯转化率降低的原因是_______ (写一点即可)。
③从资源综合利用角度分析,氧化乙苯脱氢制苯乙烯的优点是_______ 。
主反应: ;
副反应: 。
回答下列问题:
(1)已知,在、条件下,、、、的燃烧热分别为、、、。则
(2)在某温度、pkPa的条件下,向反应器中充入气态乙苯发生主反应:,其平衡转化率为50%,若向该反应器中充入水蒸气作为稀释气(计算时忽略副反应),可将平衡转化率提高至
(3)在不同的温度条件下,以水烃比投料,在膜反应器中发生乙苯催化脱氢反应。膜反应器可以通过多孔膜移去,提高乙苯的平衡转化率,工作原理如图所示:已知:移出率×100%。
①忽略副反应,维持体系总压强p恒定,在温度T时,已知乙苯的平衡转化率为,的移出率为b,则在该温度下主反应的平衡常数
②乙苯的平衡转化率增长百分数与的移出率在不同温度条件下的关系如表所示:
温度/℃ 增长百分数/% 移出率/% | 700 | 950 | 1000 |
60 | 8.43 | 4.38 | 2.77 |
80 | 16.8 | 6.1 | 3.8 |
90 | 27 | 7.1 | 4.39 |
③下列说法正确的是
A.生成的总物质的量与苯乙烯相等
B.因为被分离至隔离区,故反应器中不发生副反应
C.在恒容的膜反应器中,其他条件不变,增大水烃比,可提高乙苯的转化率
D.当的分压不再发生变化时,说明主副反应均达到平衡状态
(4)有研究者发现,在气氛中乙苯催化脱氢制苯乙烯更容易进行,反应历程如图所示:①该过程的总反应的化学方程式为
②根据反应历程分析,催化剂表面酸碱性对乙苯脱氢反应影响较大,如果催化剂表面碱性太强,会降低乙苯的转化率,碱性太强使乙苯转化率降低的原因是
③从资源综合利用角度分析,氧化乙苯脱氢制苯乙烯的优点是
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解题方法
8 . 甲烷和乙炔(CH≡CH)在有机合成中有着广泛的用途。
(1)已知:①
②
③
写出甲烷与水蒸气在高温下制备合成气(CO、)的热化学方程式:___________ 。
(2)用甲烷在高温下气相裂解制取乙炔和氢气,其反应原理为 。几种气体平衡时分压(Pa)的对数与温度(K)的关系如图所示。①图中A点温度时的平衡常数___________ (用气体平衡分压代替浓度计算)。
②℃时,向体积为2L的恒容密闭容器中充入进行上述反应。当反应达到平衡时,测得,则的转化率为___________ 。若改变温度至℃,10s后反应再次达到平衡,测得,则该变化过程中___________ (填“>”或“<”)。
(3)一定温度下,向体积为2L的恒容密闭容器中充入(乙炔)和2molHCl发生反应: 。测得反应物(或HCl)浓度随时间的变化关系如图所示。①M点时,___________ (填“>”“<”或“=”)。
②15min时仅改变了一个外界条件,改变的条件可能是___________ 。
③0~10min内氯乙烯的平均反应速率___________ 。向密闭容器中充入一定量乙炔和氯化氢,发生上述反应,测得乙炔的平衡转化率与温度、S的关系如图所示。其中,则S代表的物理量是___________ 。
(1)已知:①
②
③
写出甲烷与水蒸气在高温下制备合成气(CO、)的热化学方程式:
(2)用甲烷在高温下气相裂解制取乙炔和氢气,其反应原理为 。几种气体平衡时分压(Pa)的对数与温度(K)的关系如图所示。①图中A点温度时的平衡常数
②℃时,向体积为2L的恒容密闭容器中充入进行上述反应。当反应达到平衡时,测得,则的转化率为
(3)一定温度下,向体积为2L的恒容密闭容器中充入(乙炔)和2molHCl发生反应: 。测得反应物(或HCl)浓度随时间的变化关系如图所示。①M点时,
②15min时仅改变了一个外界条件,改变的条件可能是
③0~10min内氯乙烯的平均反应速率
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解题方法
9 . 作为碳源加氢是能源再生的有效方法,利用加氢生产甲醇是有前景的可再生路线之一、回答下列问题:
(1)已知反应Ⅰ:
反应Ⅱ:
反应Ⅲ:
的燃烧热分别为。
①_____ ,反应①的活化能(正)_____ (填“大于”“小于”或“等于”)(逆)。
②若分别表示反应Ⅰ、反应Ⅱ的平衡常数,则的平衡常数_____ (用含的代数式表示)。
(2)在催化剂作用下,发生上述反应Ⅰ、反应Ⅱ,达到平衡时的转化率随温度和压强的变化如图,由大到小的顺序为 ;压强一定时,的平衡转化率呈现如图变化趋势的原因为_____ 。(3)某温度下,初始压强为,向容积为的恒容密闭容器中充入,发生反应Ⅰ、反应Ⅱ,反应经达到平衡,平衡时的转化率是,体系内剩余。
①用单位时间内氢气的压强变化表示的反应速率_____ MPa∙min-1。
②反应Ⅱ的平衡常数_____ 。
(1)已知反应Ⅰ:
反应Ⅱ:
反应Ⅲ:
的燃烧热分别为。
①
②若分别表示反应Ⅰ、反应Ⅱ的平衡常数,则的平衡常数
(2)在催化剂作用下,发生上述反应Ⅰ、反应Ⅱ,达到平衡时的转化率随温度和压强的变化如图,由大到小的顺序为 ;压强一定时,的平衡转化率呈现如图变化趋势的原因为
①用单位时间内氢气的压强变化表示的反应速率
②反应Ⅱ的平衡常数
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10 . 碳达峰、碳中和是现在需要继续完成的环保任务,的综合利用成为热点研究对象,作为碳源加氢是再生能源的有效方法,加氢可以合成甲醇,提出“甲醇经济”概念,认为甲醇会在不久的将来扮演不可或缺的角色,通过加氢生产甲醇是有希望的可再生路线之一,该过程主要发生如下反应:
反应I:
反应Ⅱ:
(1)①相关键能如下表,则_______ ,该反应的活化能(正)_______ (逆)(填“大于”“小于”或“等于”)。
②已知的正反应速率(k为正反应的速率常数),某温度时测得数据如下:
则此温度下,表中______ 。
(2)据文献报道,基纳米材料作为高性能催化剂可将电还原为高能量密度的,不同催化剂对生成的法拉第效率与电极电势的变化如图所示(已知法拉第效率是指实际生成物和理论生成物的百分比),为了保证生成甲醇的法拉第效率,最合适的电势及最佳催化剂是_______ 。(3)在催化剂作用下,发生上述反应I、Ⅱ,达平衡时的转化率随温度和压强的变化如图,判断的大小关系:__________ ;解释压强一定时,的平衡转化率呈现如图变化的原因:_________________ 。(4)某温度下,初始压强为,向容积为的恒容密闭容器中充入发生反应I、Ⅱ,平衡时的转化率是,体系内剩余,则反应Ⅱ的平衡常数_______ ,体系内甲醇的平衡分压_____ (用含的式子表示)。
反应I:
反应Ⅱ:
(1)①相关键能如下表,则
化学键 | ||||
键能 | 436 | 1071 | 464 | 803 |
1 | 0.02 | 0.01 | |
2 | 0.02 | 0.02 | a |
(2)据文献报道,基纳米材料作为高性能催化剂可将电还原为高能量密度的,不同催化剂对生成的法拉第效率与电极电势的变化如图所示(已知法拉第效率是指实际生成物和理论生成物的百分比),为了保证生成甲醇的法拉第效率,最合适的电势及最佳催化剂是
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