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（解析版）

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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。
【答案】增加氮气的投入量 将生成的氨气降温液化及时移出 NH +H2O⇌NH3•H2O+H+ 促进 c(NH )
＞c(SO )＞c(H+)＞c(OH-) ＜ c 0.01
【分析】
要提高 NH3的产率，需要使平衡正向移动，据此分析解答；NH 水解导致硫酸铵溶液显酸性，据此分析解
答；合成氨的反应为放热反应，温度升高，化学平衡向着吸热方向移动，当氮气和氢气的物质的量之比为
1∶3时达平衡状态时氨的百分含量最大，判断起始加入 N2的物质的量，结合 H2、N2的转化率均为 60%分
析解答。
【详解】
(1) 工业上的合成氨的反应是气体物质的量减小的放热反应，在实际化工生产中，为提高 NH3的产率，可
以采取的措施有：增加氮气的投入量；将生成的氨气降温液化及时移出，故答案为：增加氮气的投入量；
将生成的氨气降温液化及时移出；
(2)NH 水解导致硫酸铵溶液显酸性，水解的方程式为 NH +H2O⇌NH3•H2O+H+；盐类的水解促进水的电离；
水解后(NH4)2SO4水溶液的 pH=5，溶液中的离子浓度由大到小的顺序为 c(NH )＞c(SO )＞c(H+)＞
c(OH-)，故答案为：NH +H2O⇌NH3•H2O+H+；促进；c(NH )＞c(SO )＞c(H+)＞c(OH-)；
(3)① 合成氨的反应为放热反应，温度升高，化学平衡向着吸热方向移动，从 T1到T2反应体系中氨气的百
分数增加，故 T1＞T2，故答案为：＜；
②b点代表平衡状态，c点表示又加入了氢气，平衡向右移动，氮气的转化率增大，因此反应物 N2的转化
率最大的是 c，故答案为：c；
③当氮气和氢气的物质的量之比为 1∶3时达平衡状态时氨的百分含量最大，平衡点时产物的产率最大，
根据图示，当起始氢气的物质的量为 0.15mol 时氨的含量最大，故起始加入 N2的物质的量为 0.05mol，测
得平衡时 H2、N2的转化率均为 60%，则平衡时氮气的浓度是 =0.01mol/L，故答案为：
0.01。
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___。
【答案】3b-a-c p1＜p2＜p3 Ka=Kb＜Kc 66.7% 3.2 MPa 催化剂的催化效率降低
【详解】
(1)已知：① CH3OH(g)+O2(g)=CO2(g)+2H2O(1) ΔH1=a kJ•mol-1
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