高考化学化学反应原理综合考查综合练习题附详细答案Word文档格式.docx

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则△H2=___________。

（2）以Pt为催化剂，在1L密闭容器中充入1molNH3和2molO2，测得有关物质的量与温度的关系如下图：

①该催化剂在高温时对反应__________更有利（填“Ⅰ”或“Ⅱ”）。

②520℃时，NH3的转化率为____________。

③520℃时，反应Ⅱ的平衡常数K=________（数字计算式）。

④下列说法正确的是____________（填标号）。

A工业上氨催化氧化生成NO时，最佳温度应控制在840℃左右

B增大NH3和O2的初始投料比可以提高NH3生成NO的平衡转化率

C投料比不变，增加反应物的浓度可以提高NH3生成NO的平衡转化率

D使用催化剂时，可降低反应的活化能，加快其反应速率

⑤温度高于840℃时，NO的物质的量减少的原因可能是____________。

（3）在有氧条件下，新型催化剂M能催化NH3与NOx反应生成N2。

①NH3与NO2生成N2的反应中，当生成1molN2时，转移的电子数为___________mol。

②将一定比例的O2、NH3和NOx的混合气体，匀速通入装有催化剂的反应器中反应。

反应相同时间NOx的去除率随反应温度的变化曲线如下图所示，在50-250℃范围内随着温度的升高，NOx的去除率先迅速上升后上升缓慢的主要原因是_______________。

【答案】-1265kJ/mol160%AD催化剂失去活性、有其他副反应发生、生成NO的反应为放热反应温度升高生成NO的转化率降低迅速上升段是催化剂活性随温度升高增大与温度升高共同使NOx去除反应速率迅速增大；

上升缓慢段主要是温度升高引起的NOx去除反应速率增大

【解析】

【分析】

（1）利用盖斯定律和△H=反应物总键能-生成物总键能计算；

（2）①由图可知，该催化剂在高温时，生成的NO物质的量远大于氮气的；

②根据图示A点计算出两个反应消耗氨气的量，再计算转化率；

③利用A点，计算出两个反应后剩余的氨气，氧气，生成的水和N2，再根据平衡常数公式计算；

④A.工业上氨催化氧化生成NO时，根据图示可知840℃生成NO最多，故A正确；

B.增大NH3和O2的初始投料比可以降低NH3转化率，提高氧气转化率，故B错误；

C.投料比不变，增加反应物的浓度可以看成增大压强，不利于向体积增大的方向进行，因此降低NH3生成NO的平衡转化率，故C错误；

D.使用催化剂时，可降低反应的活化能，加快其反应速率，故D正确；

⑤温度高于840℃时，NO的物质的量减少的原因可能是催化剂失去活性、有其他副反应发生、生成NO的反应为放热反应温度升高生成NO的转化率降低；

（3）①8NH3+6NO2=7N2+12H2O根据方程式判断；

②在50-250℃范围内随着温度的升高，NOx的去除率先迅速上升后上升缓慢的主要原因是迅速上升段是催化剂活性随温度升高增大与温度升高共同使NOx去除反应速率迅速增大；

上升缓慢段主要是温度升高引起的NOx去除反应速率增大；

【详解】

（1）盖斯定律：

Ⅰ-Ⅱ得2N2（g）+2O24NO（g）△H=△H1-△H2=-905-△H2kJ/mol；

△H=反应物总键能-生成物总键能=2×

942kJ/mol+2×

496kJ/mol-4×

629kJ/mol=360kJ/mol；

所以：

△H2=△H1-△H==-905kJ/mol-360kJ/mol=-1265kJ/mol；

答案：

-1265kJ/mol

（2）①由图可知，该催化剂在高温时，生成的NO物质的量远大于氮气的，故该催化剂在高温下选择反应I；

Ⅰ

②520℃时，4NH3（g）+5O24NO（g）+6H2O（g）

变化（mol）：

0.20.250.20.3

4NH3（g）+3O2（g）2N2（g）+6H2O（g）

0.40.30.20.6

NH3的转化率为×

100%=60%

答案:

60%

③在1L密闭容器中充入1molNH3和2molO2，520℃平衡时n（NO）=n（N2）=0.2mol，则：

4NH3（g）+5O24NO（g）+6H2O（g）

0.20.250.20.3

4NH3（g）+3O2（g）=2N2（g）+6H2O（g）

故平衡时，n（NH3）=1mol-0.2mol-0.4mol=0.4mol，n（O2）=2mol-0.25mol-0.3mol=1.45mol，n（H2O）=0.3mol+0.6mol=0.9mol，由于容器体积为1L，利用物质的量代替浓度计算平衡常数K=

AD

催化剂失去活性、有其他副反应发生、生成NO的反应为放热反应温度升高生成NO的转化率降低

（3）①8NH3+6NO2=7N2+12H2O生成N2的反应中，当生成1molN2时，转移的电子数为mol；

②反应相同时间NOx的去除率随反应温度的变化曲线如下图所示，在50-250℃范围内随着温度的升高，NOx的去除率先迅速上升后上升缓慢的主要原因是迅速上升段是催化剂活性随温度升高增大与温度升高共同使NOx去除反应速率迅速增大；

迅速上升段是催化剂活性随温度升高增大与温度升高共同使NOx去除反应速率迅速增大；

上升缓慢段主要是温度升高引起的NOx去除反应速率增大

【点睛】

本题难点是图象分析应用，易错点平衡常数的计算，注意三段式法在平衡计算中的应用。

2．甲醇与水蒸气重整制氢可直接用于燃料电池。

回答下列问题：

（1）已知甲醇分解反应：

CH3OH（g）CO（g）＋2H2（g）△H1＝＋90.64kJ·

mol－1；

水蒸气变换反应：

CO（g）＋H2O（g）CO2（g）＋H2（g）△H2＝－41.20kJ·

mol－1。

则CH3OH（g）＋H2O（g）CO2（g）＋3H2（g）△H3＝___________kJ·

（2）科学家通过密度泛函理论研究甲醇与水蒸气重整制氢反应机理时，得到甲醇在Pd（III）表面发生解离时四个路径与相对能量的关系如图所示，其中附在Pd（III）表面的物种用*标注。

此历程中活化能最小的反应方程式为_____________________________________________。

（3）在0.1MPa下，将总进料量为1mol且n（CH3OH）：

n（H2O）＝1：

1.3的混合气体充入一刚性密闭容器中反应。

①实验测得水蒸气变换反应的速率随温度的升高明显下降，原因是____________________。

②平衡时，测得CH3OH的含量在给定温度范围内极小，H2、H2O（g）、CO、CO2四种组分的含量与反应温度的关系如图所示，曲线b、c对应物质的化学式分别为________、________。

（4）573.2K时，向一刚性密闭容器中充入5.00MPaCH3OH使其分解，th后达平衡时H2的物质的量分数为60%，则th内v（CH3OH）＝_____MPa·

h－1，其分压平衡常数Kp＝_____MPa2。

【答案】+49.44CH2O*+2H*=CHO*+3H*（或CH2O*=CHO*+H*）随温度升高，催化活性降低CO2H2O（g）168.75

（1）甲醇分解反应：

①

②

将①+②，即可求出CH3OH（g）＋H2O（g）CO2（g）＋3H2（g）△H3＝=+90.64kJ·

mol－1+（-41.20kJ·

mol－1）=+49.44kJ·

mol－1，故答案为：

+49.44；

（2）活化能为反应物的总能量与过渡态能量之差，从图中可以看出，过渡态3发生的反应活化能最小。

反应物为“CH2O*+2H*”，产物为“CHO*+3H*，故反应方程式为CH2O*+2H*=CHO*+3H*．因为2H*反应前后都吸附在催化剂表面，未参与反应，故反应实质为CH2O*=CHO*+H*，故答案为：

CH2O*+2H*=CHO*+3H*（或CH2O*=CHO*+H*）；

（3）因为温度升高，反应速率应加快，而图中速率减小，显然不是温度的影响，只能为催化剂的活性降低，故答案为：

随温度升高，催化活性降低；

②对于反应CO（g）+H2O（g）CO2（g）+H2（g）△H＜0，其他条件不变时，升高温度，平衡向左移动，即CO、H2O的含量均增大，CO2、H2的含量均减小。

依据图中信息，可初步得知，a、b曲线分别对应CO2或H2，c、d曲线则对应CO或H2O（g）。

根据反应方程式可知：

该反应起始时，n（H2）＞n（CO2）、n（H2O）＞n（CO），平衡时含量必然有H2＞CO2、H2O＞CO．故a、b、c、d曲线分别对应H2、CO2、H2O（g）、CO，曲线b、c对应物质的化学式分别为CO2、H2O（g），故答案为：

CO2、H2O（g）；

（4）假设CH3OH的压强变化量为x，列出三段式：

，x=3.75Mpa，v（CH3OH）==MPa·

h－1；

Kp==168.75（MPa）2，

故答案为：

；

168.75（MPa）2。

本题综合考查化学平衡问题，题目涉及化学平衡计算与影响因素、反应热计算等，侧重考查学生分析计算能力，注意盖斯定律在反应热计算中应用，难点（4）列出三段式，理清平衡时各物质的量，是解题关键。

3．以天然气为原料合成氨是现代合成氨工业发展的方向与趋势

（一）天然气与氮气为原料，以固态质子交换膜为电解质，在低温常压下通过电解原理制备氨气如图所示：

写出在阴极表面发生的电极反应式：

_____________。

（二）天然气为原料合成氨技术简易流程如下：

一段转化主要发生的反应如下:

①CH4（g）+H2O（g）CO（g）+3H2（g）ΔH1=206kJ·

molˉ1

②CO（g）+H2O（g）CO2（g）+H2（g）ΔH2=-41kJ·

二段转化主要发生的反应如下:

③2CH4（g）+O2（g）2CO（g）+4H2（g）ΔH3=-71.2kJ·

④2CO（g）+O2（g）2CO2（g）ΔH4