2020-2021【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(含答案)含答案解析

2020-2021【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(含

答案)含答案解析

一、化学反应原理综合考查

1．水蒸汽催化重整生物油是未来工业化制氢的可行方案。以乙酸为模型物进行研究，发生的主要反应如下：

Ⅰ.CH 3COOH （g ）+2H 2O （g ）⇌2CO 2（g ）+4H 2（g ） △H 1

Ⅱ.CH 3COOH （g ）⇌2CO （g ）+2H 2（g ） △H 2

Ⅲ.CO 2（g ）+H 2（g ）⇌CO （g ）+H 2O （g ） △H 3

回答下列问题：

（1）用△H 1、△H 2表示，△H 3=___。

（2）重整反应的含碳产物产率、H 2产率随温度、水与乙酸投料比（S/C ）的变化关系如图（a ）、（b ）所示。

①由图（a ）可知，制备H 2最佳的温度约为___。

②由图（b ）可知，H 2产率随S/C 增大而___（填“增大”或“减小”）。

（3）向恒容密闭容器中充入等物质的量的CH 3COOH 和H 2O 混合气体，若仅发生反应Ⅰ至平衡状态，测得H 2的体积分数为50%，则CH 3COOH 的平衡转化率为___。

（4）反应体系常生成积碳。当温度一定时，随着S/C 增加，积碳量逐渐减小，其原因用化学方程式表示为___。 【答案】21H -H 2

V V 800℃ 增大 40% C(s)+H 2O (g)CO(g)+H 2(g) 【解析】

【分析】

【详解】 (1)根据题干信息分析，反应Ⅲ=

12(反应Ⅱ-反应Ⅰ)，由盖斯定律可得213-2H H H ∆∆∆=，故答案为：21-2

H H ∆∆； (2)①由图(a)可知，制备H 2在800℃时，达到最高转化率，则制备氢气最佳的温度约为800℃,故答案为：800℃；

②由图(b)可知，S/C 增大时，反应I 平衡向正反应方向移动，反应III 平衡向逆反应方向移动，使体系中的H 2的量增大，故答案为：增大；

(3)设CH 3COOH 和H 2O 的物质的量均为1mol ，平衡时，反应了CH 3COOH x mol ，列三段式有：

()()()()()

()

()3222CH COOH g +2H O g 2CO g + 4H g mol 1100mol x

2x 2x 4x mol 1-x 1-2x 2x 4x ƒ

起始转化平衡

测得H 2的体积分数为50%，则41112242x x x x x =-+-++，计算得x=0.4mol ，醋酸的转化率为：0.4mol 100%1mol

⨯=40%，即CH 3COOH 平衡转化率为40%，故答案为：40%； (4)当温度一定时，随着S/C 增加，积碳量逐渐减小，是由于积碳与水蒸气反应生成了CO 和H 2，反应的化学方程式为C(s)+H 2O (g)

CO(g)+H 2(g)，故答案为：C(s)+H 2O (g)CO(g)+H 2(g)；

2．研究大气污染物SO 2、CH 3OH 与H 2O 之间的反应，有利于揭示雾霾的形成机理。 反应i ：132241SO (g)+H O(g)=H SO (1)227.8kJ mol H -∆=-⋅

反应ii ：-133332CH OH(g)+SO (g)=CH OSO H(g)( )

-63.4kJ mol H ∆=⋅硫酸氢甲酯 （1）CH 3OSO 3H 发生水解：

332324CH OSO H(g)H O(g)CH OH(g)H SO (1)+=

+△H=______kJ/mol 。

（2）T ℃时，反应ii 的CH 3OH(g)、SO 3(g)的初始浓度分别为

-8-1-9-1110mol L 210mol L ⨯⋅⨯⋅、，平衡时SO 3转化率为0.04%，则K=_____________。 （3）我国科学家利用计算机模拟计算，分别研究反应ii 在无水和有水条件下的反应历程，如图所示，其中分子间的静电作用力用“…”表示。

①分子间的静电作用力最强的是_____________（填“a ”、“b ”或“c ”）。

②水将反应ii 的最高能垒由_____________eV 降为_____________eV 。

③d 到f 转化的实质为质子转移，该过程断裂的化学键为____（填标号）。

A ．CH 3OH 中的氢氧键

B ．CH 3OH 中的碳氧键

C ．H 2O 中的氢氧键

D ．SO 3中的硫氧键

（4）分别研究大气中H 2O 、CH 3OH 的浓度对反应i 、反应ii 产物浓度的影响，结果如图所

示。

①当c(CH 3OH)大于10-11mol.L -1时，c(CH 3OH)越大，c(H 2SO 4)越小的原因是_____________。 ②当c(CH 3OH)小于10-11mol.L -1时，c(H 2O)越大，c(CH 3OSO 3H)越小的原因是_____________。

【答案】-164.4 4×104L·

mol -1 a 20.93 6.62 ACD 反应i 和反应ii 为竞争反应，甲醇浓度增大，促进了甲醇和三氧化硫反应，抑制了三氧化硫和水的反应，硫酸的浓度减小 水的浓度越大，甲醇和三氧化硫碰撞几率越小，生成CH 3OSO 3H 越小，c(CH 3OSO 3H)越小

【解析】

【分析】

(3)图形很陌生，但仔细观察发现其实是反应历程与能量变化图，问题就变简单了。

(4)反应i 和反应ii 为竞争反应，两个反应都消耗三氧化硫，三氧化硫浓度不变的情况下，一个反应程度增大另一个反应程度一定减小。

【详解】

(1) 反应i ：132241SO (g)+H O(g)=H SO (1)227.8kJ mol H -∆=-⋅

反应ii ：-133332CH OH(g)+SO (g)=CH OSO H(g)-63.4kJ mol H ∆=⋅

反应i-反应ii 有：332324CH OSO H(g)H O(g)CH OH(g)H SO (1)+=+，所以H ∆=1H ∆-2H ∆=(1227.8kJ mol --⋅)-(-1-63.4kJ mol ⋅)=-164.4-1kJ mol ⋅，故答案为：-164.4；

(2)SO 3转化率为0.04%，则SO 3转化值=-9-1210mol L ⨯⋅×0.04%=8×10-13mol·L -1，列三段式如

下：3333-1-8-9-1-13-13-13

-1-13-13-13

CH OH(g)+SO (g)=CH OSO H(g)

/mol L 1102100/mol L 810810810/mol L (100000-8)10(20000-8)10810⋅⨯⨯⋅⨯⨯⨯⋅⨯⨯⨯起始浓度变化浓度平衡浓度 ，K=-13-13-1

-1-1-13mol L m 810(100000-8)10(20000-8)10ol L mol L

⨯⋅⋅⨯⋅⨯⨯≈-13

-1-13-13810L mol 100000102000010

⨯⨯⋅⨯⨯=4×104L·mol -1，故答案为：4×104L·mol -1； (3)①a 处的两个分子能量更低，更稳定，分子间静电作用更强，故答案为：a ；

②无水时，反应ii 的最高能垒为19.59eV-(-1.34eV)=20.93eV ，有水时，反应ii 的最高能垒为

3.66eV-(-2.96eV)=6.62eV ，即水将反应ii 的最高能垒由20.93eV 降为6.62eV ，故答案为：20.93；6.62；

③由图可知，水分子中的氢氧键断了一根，又形成一根；CH 3OH 中的氢氧键断了，O 和S 原子重新形成一根键；SO 3中硫氧双键断了一根，变成硫氧单键，S 和甲醇中的O 重新形成