2020-2021高考化学 化学反应原理综合考查 培优练习(含答案)含答案解析

2NH3(g) CO2(g)
CO
NH2
2
(s)
H2O(g)
ΔH= 87.0kJ / mol ，故答案为：
2NH3(g) CO2(g)
CO
NH2
2
(s)
H2O(g)
ΔH= 87.0kJ / mol 。
（3）①电解时 CO2 在阴极得到电子生成 CH3OH，结合酸性条件写出阴极电极反应式为：
CO2 6e 6H CH3OH H2O ，故答案为： CO2 6e 6H CH3OH H2O 。
1.25MPa
2
=168.75（MPa）2，
故答案为： 3.75 ；168.75（MPa）2。 t
【点睛】
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。
2．资源化利用 CO2 ，不仅可以减少温室气体的排放，还可以获得燃料或重要的化工产
(1)图中曲线 a 到曲线 b 的措施是_______。该反应 ΔS________0(填“>”或“<”) (2)一定条件下，在 2 L 密闭容器中充入 1 mol CO 和 2 mol H2，10 min 后达到平衡，放出热 量 45.5kJ，则 10 min 内 H2 的转化率为_____；该温度下反应的平衡常数 K=_____；达到平 衡后，再向容器中充入 CO、H2、CH3OH 各 1 mol，则此时 υ 正_____υ 逆 (填“>”“<”或“=”) (3)下列措施可以提高甲醇产率的是_____。 a．压缩容器体积 b．将 CH3OH (g)从体系中分离 c．恒容条件下充入 He，使体系总压强增大 d．恒压条件下再充入 10mol CO 和 20mol H2 (4)现有容积均为 1L 的 a、b、c 三个密闭容器，向其中分别充入 1molCO 和 2molH2 的混合气 体，控制温度，进行反应，测得相关数据的关系如图所示。b 中甲醇体积分数大于 a 中的 原因是_______达到平衡时，a、b、c 中 CO 的转化率大小关系为_______。
中心重合的分子， CO2 是非金属氧化物，其结构式为：O=C=O，属于非极性分子，干冰是
固态二氧化碳，属于分子晶体，故答案为：非极性；分子。
②根据 K2
cH cCO32 cHCO3
， cH
K
2
cHCO3 c CO32
1010 mol L1 ，则
cHCO3 c CO32
1010 5 1011
Ⅱ．用工业废气中的 CO2 制取甲醇和水蒸气 (5)一定条件下，往 2L 恒容密闭容器中充入 1mol CO2 和 3mol H2，在不同催化剂作用下发生 反应 I、反应 II 与反应 III，相同时间内 CO2 的转化率随温度变化如图所示：
①催化剂效果最佳的反应是_____(填“反应 I”，“反应 II”，“反应 III”)。
2 :1 ；饱和 Na2CO3 溶液做吸收剂“捕集”CO2 生成 NaHCO3 而失效，
NaHCO3 是酸式盐，能与 NaOH 反应生成 Na2CO3 和 H2O，其离子反应方程式为：
HCO3−+OH−=H2O+CO32−，故答案为：2:1；HCO3−+OH−=H2O+CO32−。
③观察图 1 可知，温度相对越低、气体流速越慢，聚合离子液体吸附 CO2 越彻底、效果越 好，即吸附 CO2 的有利条件温度为 25℃或低温，气体流速为 10mL⋅min−1 或低流速，故答
(3)在 0.1MPa 下，将总进料量为 1 mol 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________、 ________。
收剂失效，可利用 NaOH 溶液使其再生，写出该反应的离子方程式_____。 ③聚合离子液体是目前广泛研究的 CO2 吸附剂。结．合．下．图．分析聚合离子液体吸附 CO2 的有
利条件是____________。
(2)生产尿素：工业上以
CO2
、
NH3
为原料生产尿素
CO
NH2
2
，该反应分为二步进
行：
第一步： 2NH3(g) CO2 (g) H2NCOONH4 (s) ΔH= 159.5kJ / mol
则 CH3OH(g)＋H2O(g) CO2(g)＋3H2(g) △H3＝___________kJ·mol－1。
(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_____________________________________________。
CH3OH（g）
起始（MPa平衡（MPa） 5.00-x
CO（g） + 2H（2 g）
0
0
x
2x
x
2x
2x 60 ，x=3.75Mpa，v（CH3OH）= 3.75MPa = 3.75 MPa·h－1；
5 2x 100
th
t
Kp=
P
CO?P2 H2 P CH3OH
=
3.75MPa 7.5MPa
降低 CO2 H2O（g） 3.75 168.75 t
【解析】 【分析】 【详解】 （1）甲醇分解反应：CH3OH(g) CO(g)＋2H2(g) △H1＝＋90.64 kJ·mol－1；① 水蒸气变换反应：CO(g)＋H2O(g) CO2(g)＋H2(g) △H2＝－41.20 kJ·mol－1。② 将①+②，即可求出 CH3OH(g)＋H2O(g) CO2(g)＋3H2(g) △H3＝=+90.64 kJ·mol－1+（-41.20 kJ·mol－1）=+49.44 kJ·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：
CO2 6e 6H CH3OH H2O CH3OH+CO2+H2 Lil、RH* CH3COOH+H2O
【解析】 【分析】 【详解】 （1）①极性分子是指分子中正负电荷中心不重合，从整个分子来看，电荷的分布是不均匀 的，不对称的，而非极性分子是指原子间以共价键结合，分子里电荷分布均匀，正负电荷
移动 16 3
【解析】
【分析】
【详解】
(1)反应路径发生了变化，活化能下降，应为加入催化剂；反应发生后，气体物质的量减
小，熵值减小，所以 ΔS<0；
(2)2molH2 完全反应释放的热量是 91kJ，现在反应达平衡后只释放了 45.5kJ 的热量，所以 H2 消耗 1mol，转化率为 50%，化学方程式为 CO(g)+2H2(g) CH3OH(g)，平衡时三种物质 CO、H2、CH3OH 的浓度分别为 0.25mol/L、0.5mol/L、0.25mol/L，平衡常数
案为：低温，低流速(或 25℃，10mL⋅min−1)。
（2）已知：① 2NH3(g) CO2 (g) H2NCOONH4 (s) ΔH= 159.5kJ / mol ；
② H2NCOONH4(s)
CO
NH2
2
(s)
H2O(g)
ΔH 72.5kJ / mol ；
根据盖斯定律，①+②可得合成尿素的热化学方程式：
品。
(1) CO2 的捕集： ① CO2 属于___________分子(填“极性”或“非极性”)，其晶体(干冰)属于__________
晶体。
②用饱和 Na 2CO3 溶液做吸收剂可“捕集” CO2 。若所得溶液 pH 10 ，溶液中
c HCO3- :c CO32- = _______；(室温下， H2CO3 的 K1 4 107; K2 51011 )若吸
2020-2021 高考化学 化学反应原理综合考查 培优练习(含答案)含答案解析
一、化学反应原理综合考查
1．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：