专题14 化学反应原理综合-2020年高考真题和模拟题化学分项汇编（原卷版）

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专题 14 化学反应原理综合

1．（2020 年新课标Ⅰ）硫酸是一种重要的基本化工产品，接触法制硫酸生产中的关键工序是 SO2的催化

氧化：SO2(g)+ O2(g) SO3(g) ΔH=−98 kJ·mol−1。回答下列问题：

(1)钒催化剂参与反应的能量变化如图所示，V2O5(s)与SO2(g)反应生成 VOSO4(s)和V2O4(s)的热化学方程式

为：_________。

(2)当SO2(g)、O2(g)和N2(g)起始的物质的量分数分别为 7.5%、10.5%和82%时，在 0.5MPa、2.5MPa 和

5.0MPa 压强下，SO2平衡转化率 α 随温度的变化如图所示。反应在 5.0MPa、550℃时的 α=__________，判

断的依据是__________。影响 α的因素有__________。

(3)将组成(物质的量分数)为2m% SO2(g)、m% O2(g)和q% N2(g)的气体通入反应器，在温度 t、压强 p条件

下进行反应。平衡时，若 SO2转化率为 α，则 SO3压强为___________，平衡常数 Kp=___________(以分压

表示，分压=总压×物质的量分数)。

(4)研究表明，SO2催化氧化的反应速率方程为：v=k( −1)0.8(1−nα')。式中：k为反应速率常数，随温度 t升

高而增大；α为SO2平衡转化率，α'为某时刻 SO2转化率，n为常数。在 α'=0.90 时，将一系列温度下的

2020 年高考真题

k、α值代入上述速率方程，得到 v~t 曲线，如图所示。

曲线上 v最大值所对应温度称为该 α'下反应的最适宜温度 tm。t<tm时，v逐渐提高；t>tm后，v逐渐下降。

原因是__________________________。

2．（2020 年新课标Ⅱ）天然气的主要成分为 CH4，一般还含有 C2H6等烃类，是重要的燃料和化工原料。

(1)乙烷在一定条件可发生如下反应：C2H6(g)= C2H4(g)+H2(g) ΔH，相关物质的燃烧热数据如下表所示：

物质 C2H6(g) C2H4(g) H2(g)

燃烧热 ΔH/( kJ·mol−1) -1560 -1411 -286

①ΔH=_________kJ·mol−1。

② 提高该反应平衡转化率的方法有_________、_________。

③ 容器中通入等物质的量的乙烷和氢气，在等压下(p)发生上述反应，乙烷的平衡转化率为 α。反应的平衡

常数 Kp=_________(用平衡分压代替平衡浓度计算，分压=总压×物质的量分数)。

(2)高温下，甲烷生成乙烷的反应如下：2CH4C2H6+H2。反应在初期阶段的速率方程为：r=k×

，其中 k为反应速率常数。

① 设反应开始时的反应速率为 r1，甲烷的转化率为 α时的反应速率为 r2，则 r2=_____ r1。

② 对于处于初期阶段的该反应，下列说法正确的是_________。

A．增加甲烷浓度，r增大 B．增加 H2浓度，r增大

C．乙烷的生成速率逐渐增大 D．降低反应温度，k减小

(3)CH4和CO2都是比较稳定的分子，科学家利用电化学装置实现两种分子的耦合转化，其原理如下图所示：

① 阴极上的反应式为_________。

② 若生成的乙烯和乙烷的体积比为 2∶1，则消耗的 CH4和CO2体积比为_________。

3．（2020 年新课标Ⅲ）二氧化碳催化加氢合成乙烯是综合利用 CO2的热点研究领域。回答下列问题：

（1）CO2催化加氢生成乙烯和水的反应中，产物的物质的量之比 n(C2H4)∶n(H2O)=__________。当反应达

到平衡时，若增大压强，则 n(C2H4)___________(填“变大”“变小”或“不变”)。

（2）理论计算表明，原料初始组成 n(CO2)∶n(H2)=1∶3，在体系压强为 0.1MPa，反应达到平衡时，四种

组分的物质的量分数 x随温度 T的变化如图所示。

图中，表示 C2H4、CO2变化的曲线分别是______、______。CO2催化加氢合成 C2H4反应的 ΔH______0(填

“大于”或“小于”)。

（3）根据图中点 A(440K，0.39)，计算该温度时反应的平衡常数 Kp=_________(MPa)−3(列出计算式。以分

压表示，分压=总压×物质的量分数)。

（4）二氧化碳催化加氢合成乙烯反应往往伴随副反应，生成 C3H6、C3H8、C4H8等低碳烃。一定温度和压

强条件下，为了提高反应速率和乙烯选择性，应当___________________。

4．（2020 年天津卷）利用太阳能光解水，制备的 H2用于还原 CO2合成有机物，可实现资源的再利用。回

答下列问题：

Ⅰ.半导体光催化剂浸入水或电解质溶液中，光照时可在其表面得到产物

(1)下图为该催化剂在水中发生光催化反应的原理示意图。光解水能量转化形式为___________。

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