化学化学反应原理综合考查的专项培优练习题含答案.docx

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1、【化学】化学化学反应原理综合考查的专项培优练习题含答案一、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1000K时，下列反应的平衡常数和反应热：①CH4(g)C(s)+2H2(g)K1=10.2H1②2CO(g)C(s)+COH22(g)K2=0.6③CO(g)+H2O(g)223H3CO(g)+H(g)K=1.4④CH422244(g)+2HO(g)CO(g)+4H(g)KH（SMR）则1000K时，K4=____________；H4=_________（用H1

2、、H2、H3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0.5ppm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H4____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

3、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：CH4催化裂解生成H2和碳（或碳氢物种），其中碳（或碳氢物种）吸附在催化剂上，如CH4→Cads/[C(H)n]ads+(2–n)H2；第二步：碳（或碳氢物种）和H2O反应生2n)H2。反应过程和能量变化残图如下（过成CO2和H2，如Cads/[C(H)n]ads+2H2O→CO2+(2+2程①没有加催化剂，过程②加入催化剂），

4、过程①和②H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】33.32H1+2H3-H2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-Al2O3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CH4222+2×③-②得到，(g)+2HO(g)CO(g)+4H(g)，是由方程式①K4=K1K32=10.21.42=33.32，H

5、4=H1+2H3-H2。K20.6（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，H4>0。（4）据图可知，随温度降低，H2产率的变化幅度也增大，电流对H2产率的影响作用逐渐增加；600℃时，10Ni-3MgO/γ-Al232O催化剂在不同电流时H产率的变化幅度最大，因此电流对10Ni-3MgO/γ-Al2O3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

6、催化剂，H2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②H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．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＝＋90.64kJmol·－1；水蒸气变换反应：CO(g)＋H2O(g)?CO2(g)＋H2(g)△H2＝－41.20kJmol·－1。则CH3OH(g)＋H2O(g)?CO2(g)＋3H2(g)△H3＝___________kJmol

7、·－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Pd(III)表*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