【化学】化学化学反应原理综合考查的专项培优易错试卷练习题附答案

【化学】化学化学反应原理综合考查的专项培优易错试卷练习题附答案一、化学反应原理综合考查1．（15分）甲烷水蒸气催化重整（SMR）是传统制取富氢混合气的重要方法，具有工艺简单、成本低等优点。

回答下列问题：（1）已知1000 K时，下列反应的平衡常数和反应热：①CH 4(g)C(s)+2H2(g) K1=10.2 ΔH1②2CO(g)C(s)+CO 2(g) K2=0.6 ΔH2③CO(g)+H 2O(g)CO2(g)+H2(g) K3=1.4 ΔH3④CH 4(g)+2H2O(g)CO2(g)+4H2(g) K4 ΔH4（SMR）则1000 K时，K4=____________；ΔH4=_________（用ΔH1、ΔH2、ΔH3来表示）。

（2）在进入催化重整装置前，先要对原料气进行脱硫操作，使其浓度为0.5 ppm以下。

脱硫的目的为______________。

（3）下图为不同温度条件下电流强度对CH4转化率的影响。

由图可知，电流对不同催化剂、不同温度条件下的甲烷水蒸气催化重整反应均有着促进作用，则可推知ΔH4____0（填“>”或“<”）。

（4）下图为不同温度条件下6小时稳定测试电流强度对H2产率的影响。

由图可知，随着温度的降低，电流对H2产率的影响作用逐渐____________（填“增加”“减小”或“不变”），600 ℃时，电流对三种催化剂中的____________（用图中的催化剂表示式回答）影响效果最为显著，当温度高于750 ℃时，无论电流强度大小，有无催化剂，H2产率趋于相同，其原因是______________。

（5）我国科学家对甲烷和水蒸气催化重整反应机理也进行了广泛研究，通常认为该反应分两步进行。

第一步：CH 4催化裂解生成H 2和碳（或碳氢物种），其中碳（或碳氢物种）吸附在催化剂上，如CH 4→C ads /[C(H)n ]ads +(2–2n)H 2；第二步：碳（或碳氢物种）和H 2O 反应生成CO 2和H 2，如C ads /[C(H)n ]ads +2H 2O→CO 2 +(2+2n)H 2。

反应过程和能量变化残图如下（过程①没有加催化剂，过程②加入催化剂），过程①和②ΔH 的关系为：①_______②（填“＞”“＜”或“＝”）；控制整个过程②反应速率的是第_______步，其原因为____________________________。

【答案】33.32 ΔH 1+2ΔH 3−ΔH 2 硫能使催化剂中毒（或硫能使催化剂活性下降等） > 增加 10Ni−3MgO/γ−Al 2O 3 温度高于750 ℃时，几种情况下的反应均达到平衡，催化剂不改变平衡状态 = Ⅱ 第Ⅱ步的活化能大，反应速率慢 【解析】 【分析】 【详解】（1）方程式CH 4(g)+2H 2O(g)CO 2(g)+4H 2(g)，是由方程式①+2×③−②得到，K 4=2132K K K =210.2 1.40.6=33.32，ΔH 4=ΔH 1+2ΔH 3−ΔH 2。

（2）硫会与催化剂反应，会使催化剂中毒，因此要脱硫。

（3）由图可知电流相同时，750 ℃甲烷的转化率比600 ℃时甲烷的转化率高，说明温度越高，转化率越高，K 越大，ΔH 4>0。

（4）据图可知，随温度降低，H 2产率的变化幅度也增大，电流对H 2产率的影响作用逐渐增加；600 ℃时，10Ni−3MgO/γ−Al 2O 3催化剂在不同电流时H 2产率的变化幅度最大，因此电流对10Ni−3MgO/γ−Al 2O 3催化剂影响最为显著；测试时间为6小时，当温度高于750 ℃时，由于反应速率加快，反应已经达平衡移动，而催化剂不影响平衡移动，因此无论电流强度大小，有无催化剂，H 2产率趋于相同。

（5）同一化学反应，催化剂只能改变反应的速率，对反应热不会造成影响，故过程①和②ΔH 相等。

根据活化能越大，反应速率就越慢，故控制整个反应速率的是活化能较高的步骤，即控速步骤为第Ⅱ步。

2．过氧乙酸(CH 3CO 3H)是一种广谱高效消毒剂，不稳定、易分解，高浓度易爆炸。

常用于空气、器材的消毒，可由乙酸与H 2O 2在硫酸催化下反应制得，热化学方程式为：CH 3COOH(aq)+H 2O 2(aq)⇌CH 3CO 3H(aq)+H 2O(l) △H =-13.7K J/mol (1)市售过氧乙酸的浓度一般不超过21%，原因是____ 。

(2)利用上述反应制备760 9 CH 3CO 3H ，放出的热量为____kJ 。

(3)取质量相等的冰醋酸和50% H 2O 2溶液混合均匀，在一定量硫酸催化下进行如下实验。

实验1：在25 ℃下，测定不同时间所得溶液中过氧乙酸的质量分数。

数据如图1所示。

实验2：在不同温度下反应，测定24小时所得溶液中过氧乙酸的质量分数，数据如图2所示。

①实验1中，若反应混合液的总质量为mg ，依据图1数据计算，在0—6h 间，v(CH 3CO 3H)=____ g ／h （用含m 的代数式表示）。

②综合图1、图2分析，与20 ℃相比，25 ℃时过氧乙酸产率降低的可能原因是_________。

（写出2条）。

(4) SV-1、SV-2是两种常用于实验研究的病毒，粒径分别为40 nm 和70 nm 。

病毒在水中可能会聚集成团簇。

不同pH 下，病毒团簇粒径及过氧乙酸对两种病毒的相对杀灭速率分别如图3、图4所示。

依据图3、图4分析，过氧乙酸对SV-1的杀灭速率随pH增大而增大的原因可能是______【答案】高浓度易爆炸（或不稳定，或易分解） 137 0.1m/6 温度升高，过氧乙酸分解；温度升高，过氧化氢分解，过氧化氢浓度下降，反应速率下降随着pH升高，SV-1的团簇粒径减小，与过氧化氢接触面积增大，反应速率加快【解析】【分析】（1）过氧乙酸(CH3CO3H)不稳定、易分解，高浓度易爆炸，为了安全市售过氧乙酸的浓度一般不超过21%(2) 利用热化学方程式中各物质的系数代表各物质的物质的量来计算(3) 结合图象分析计算【详解】(1)市售过氧乙酸的浓度一般不超过21%，原因是不稳定、易分解，高浓度易爆炸。

(2)利用热化学方程式中各物质的系数代表各物质的物质的量来计算。

利用上述反应制备760 g CH3CO3H，物质的量是10mol,所以放出的热量是方程式中反应热的10倍为137kJ。

(3)①实验1中，若反应混合液的总质量为mg，依据图1数据计算，在0—6h间，v(CH3CO3H)=0.1②综合图1、图2分析，与20 ℃相比，25 ℃时过氧乙酸产率降低的可能原因是温度升高，过氧乙酸分解；温度升高，过氧化氢分解，过氧化氢浓度下降，反应速率下降。

（4）依据图3、图4分析，过氧乙酸对SV-1的杀灭速率随pH增大而增大的原因可能是随着pH升高，SV-1的团簇粒径减小，与过氧化氢接触面积增大，反应速率加快。

3．研究煤的合理利用及 CO2的综合应用有着重要的意义。

请回答以下问题：I.煤的气化已知煤的气化过程涉及的基本化学反应有：①C(s)+H2O(g) CO(g)+H2(g) △H=+131kJ·mol-1②CO(g)+3H2(g) CH4(g) +H2O(g) △H=akJ·mol-1查阅资料反应②中相关化学键能数据如下表：化学键C≡O H—H H—C H—OE(kJ·mol-1)1072436414465(1)则反应②中 a =_____________。

(2)煤直接甲烷化反应 C(s) + 2 H2 (g) CH4(g) 的△H=为 _____kJ • mol-1，该反应在_____________（填“高温”或“低温”）下自发进行。

II.合成低碳烯烃在体积为1 L 的密闭容器中，充入 1mol CO2和 2 .5 mol H2, 发生反应： 2CO2 ( g) + 6H 2(g)C2H4(g)+4 H2O(g) △H=-128kJ·mol-1，测得温度对催化剂催化效率和CO2平衡转化率的影响如右图所示：(3) 图中低温时，随着温度升高催化剂的催化效率提高，但 CO2的平衡转化率却反而降低，其原因是_______________．(4) 250℃时，该反应的平衡常数K 值为____________。

III.合成甲醇在恒温 2 L 容积不变的密闭容器中，充入 1molCO2和 3 molH2, 发生反应：. CO2(g)+3H2(g) CH3OH(g)+ H2O(g),测得不同时刻反应前后容器内压强变化（p后/p前）如下表：时间/h123456p后/p前0.900.850.820.810.800.80(5) 反应前 1 小时内的平均反应速率 v(H2）为_______mol•L-1h-1 , 该温度下CO2的平衡转化率为_____________。

【答案】-206 -75 低温该反应为放热反应，温度升高，平衡逆向移动，所以二氧化碳的转化率降低 1 0.3 40%【解析】【分析】【详解】（1）焓变△H=反应物的总键能-生成物的总键能=a=1072 kJ/mol +3×436 kJ/mol -（4×414kJ/mol +2×465 kJ/mol）=-206kJ/mol，故答案为：-206；（2）由盖斯定律，方程式①+②得到C(s) + 2H2 (g)CH4(g)，则△H=-75 kJ/mol，反应△H<0，△S<0，则低温下能使△H-T△S<0，所以低温能自发进行，故答案为：-75；低温；（3）该反应为放热反应，温度升高，平衡逆向移动，则二氧化碳的平衡转化率降低，故答案为：该反应为放热反应，温度升高，平衡逆向移动，所以二氧化碳的转化率降低；（4）250℃时，二氧化碳的平衡转化率为50%，可列三段式为：2CO2 ( g) + 6 H2(g)C2H4(g)+4 H2O(g)(mol/L)1 2.500(mol/L)0.5 1.50.251(mol/L)0.510.251起始态转化态平衡态 42610.25K=10.51⨯=⨯，故答案为：1； （5）在恒温2L 容积不变的密闭容器中，充入1molCO 2和3molH 2，发生反应，设1h 消耗二氧化碳的物质的量为x ，则有三段式： CO 2(g)+3H 2(g)CH 3OH(g)+ H 2O(g)(mol)1300(mol)x 3x x x 1h (mol)1-x 3-3x x x起始态转化态时 气体压强之比等于气体的物质的量之比，则4-2x=0.94，x=0.2mol ，氢气的反应速率c 30.2mol v===0.3mol/(L h)2L t1h∆⨯∆g ； 平衡状态下气体压强之比为0.8，设消耗二氧化碳的物质的量为y ，则有三段式： CO 2(g)+3H 2(g)CH 3OH(g)+ H 2O(g)(mol)1300(mol)y 3y y y (mol)1-y 3-3y y y起始态转化态平衡态 4-2y =0.84，y=0.4，二氧化碳的平衡转化率= 0.4mol100%=40%1mol ⨯，故答案为：0.3；40%。