专题09 第27题化学反应原理大综合（强化训练）-2021年高考化学二三轮复习题型大突破系列（原卷版）

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专题 09 第27 题化学反应原理大综合（强化训练）

1．工业上用 N2和H2合成 NH3 “N2 + 3H2 ⇌2NH3+Q”(反应条件略)。请回答下列问题：

(1)在实际化工生产中，为提高 NH3的产率，可以采取的措施有(写两个)：___________，___________。

(2)氨气与酸反应得到铵盐，某(NH4)2SO4水溶液的 pH=5，原因是溶液中存在平衡___________(用离子方程

式表示)，该反应对水的电离平衡起到___________作用(填“促进”“抑制”或“无影响”)。(NH4)2SO4溶液中的

离子浓度由大到小的顺序为___________。

(3)某科研小组研究：在其他条件不变的情况下，改变起始物氢气的物质的量对合成 NH3反应的影响。实验

结果如图所示：(图中 T表示温度，n表示起始时 H2物质的量)

①图像中 T2和T1的关系是：T2___________T1(填“ ”“ ”“ ”或“无法确定”)。

②在 a、b、c三点所处的平衡状态中，反应物 N2的转化率最大的是___________(填字母)。

③若容器容积为 2L，b点对应的 n=0.15mol，测得平衡时 H2、N2的转化率均为 60%，则平衡时 N2的物质的

量浓度为___________ mol/L。

2．CO2是目前大气中含量最高的一种温室气体，中国政府承诺，到 2020 年，单位 GDP 二氧化碳排放比

2005 年下降 40%～50%。CO2的综合利用是解决温室问题的有效途径。

(1)研究表明 CO2和H2在催化剂存在下可发生反应生成 CH3OH。己知部分反应的热化学方程式如下：

CH3OH(g)+O2(g)=CO2(g)+2H2O(1) ΔH1=a kJ•mol-1

H2(g)+ O2(g)=H2O(1) ΔH2=b kJ•mol-1

H2O(g)=H2O(l) ΔH3=c kJ•mol-1

则CO2(g)+3H2(g) CH3OH(g)+H2O(g) ΔH=___kJ•mol-1。

(2)为研究 CO2与CO 之间的转化，让一定量的 CO2与足量碳在体积可变的密闭容器中反应：C(s)+CO2(g)

2CO(g) ΔH，反应达平衡后，测得压强、温度对 CO 的体积分数(φ(CO)%)的影响如图所示。

回答下列问题：

①压强 p1、p2、p3的大小关系是______；Ka、Kb、Kc为a、b、c三点对应的平衡常数，则其大小关系是___。

②900℃、1.0 MPa 时，足量碳与 a mol CO2反应达平衡后，CO2的转化率为___(保留三位有效数字)，该反

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)。

(3)以二氧化钛表面覆盖 Cu2Al2O4为催化剂，可以将 CO2和CH4直接转化成乙酸，CO2(g)+CH4(g)

CH3COOH(g)。在不同温度下催化剂的催化效率与乙酸的生成速率如图所示。250～300℃时，乙酸的生成

速率降低的主要原因是___。

3．CO2制甲醇是极具前景的资源化研究领域。CO2制甲醇有多种方法，其中 CO2催化加氢的主要反应是：

Ⅰ．CO2(g)+3H2(g) CH3OH(g)+H2O(g) △H1=-49.4kJ/mo1

Ⅱ．CO2(g)+H2(g) CO(g)+H2O(g) △H2=+41.2kJ/mo1

回答下列问题：

(1)CO(g)+2H2(g) CH3OH(g) △H3=___________kJ/mol。

(2)已知反应Ⅰ的速率方程为 v正=k 正•x(CO2)·[x(H2)]3，v逆=k 逆•x(CH3OH)•x(H2O)，k正、k逆均为速率常数且

只与温度有关，x为物质的量分数。其物质的量分数平衡常数 Kx=___________(以k正、k逆表示)

(3)控制 CO2和H2初始投料比为 1：3时，温度对 CO2平衡转化率及甲醇和 CO 的产率的影响如图所示：

①温度升高，CO 产率上升的原因是___________。

②在 250℃以上，升高温度 CO2的转化率增大，但甲醇的产率降低，原因是___________。

(4)300℃，在固定容积为 1.0L 的容器中初始投料 2.0molCO2和3.2molH2，反应 I达到平衡状态时，CO2的转

化率为 50%，甲醇的选择性为 60%(参与反应的 CO2中转化为甲醇的百分比)。则 300℃时反应 I的平衡常数

K=___________。

(5)电催化还原二氧化碳制甲醇是新的研究热点。

①研究人员曾经用覆盖过渡金属的石墨为阴极，稀硫酸为电解质溶液，在阴极通入 CO2制得甲醇。阴极的

电极反应式为：___________。

②研究人员用表面附着 ZnO 薄膜的Cu2O为电极，以电催化还原CO2制甲醇获得突破。附着 ZnO 薄膜的

Cu2O电极的制作方法是：在一定条件下，Cu2O为阴极，电解 Zn(NO3)2溶液，在阴极表面沉积ZnO，电极

反应式为(请补充完整)：Zn2++ +2e-=_________，___________。

③研究发现：其他条件相同时，电解不同浓度的 Zn(NO3)2溶液所得电极用于电催化制备甲醇产量的关系如

图，其中最适宜制作电极的 Zn(NO3)2溶液浓度是___________mol/L。

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