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1、2020-2021高考化学培优专题复习化学反应原理综合考查练习题附答案一、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:(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·-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
2、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、H2
3、O(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-160%,则th内v(CH3OH)=_____MPa·h,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COHO(g)3.75168.7522t【解析】【分析】【详解】(1)甲醇
4、分解反应:CH3OH(g)?CO(g)2H2(g)H1=+90.64kJmol·-1;①+△水蒸气变换反应:CO(g)+H2O(g)?CO2(g)H2(g)H2=-41.20kJmol·-1。②+△将①+②,即可求出CH3OH(g)H2O(g)?CO2(g)3H2(g)H3=+90.64kJmol·-1+-41.20++△=(kJmol·-1)=+49.44kJmol·-1+49.44;,故答案为:(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
5、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
6、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>CO、HO>CO.故a、b、c、d曲线分别对应H、CO、HO(g)、CO,曲线b、c22222对应物质的化学式分别为CO22O(g),故答案为:22、HCO、HO(g);(4)假设CH3OH的压强变化量为x,列出三段式:起始(MPa)转化(MPa)平衡(MPa)CH3OH()?CO()()gg+2H2g5.00
7、0xx2x5.00-xx2x2x603.75MPa3.7552x,x=3.75Mpa,v(CH3OH)=th=100t-1;MPa·hPCO?P2H223.75MPa7.5MPaKp===168.75(MPa)2,PCH3OH1.25MPa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。2.十八大以来,各地重视“蓝天保卫战”战略。
8、作为煤炭使用大国,我国每年煤炭燃烧释放出的大量SO2严重破坏生态环境。现阶段主流煤炭脱硫技术通常采用石灰石-石膏法将硫元素以CaSO的排放。但是煤炭燃烧过程中产生的CO又会与4的形式固定,从而降低SO2CaSO4发生化学反应,降低脱硫效率。相关反应的热化学方程式如下:反应Ⅰ:CaSOsCOgCaOsSO
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