大题06 化学反应原理综合题（二）-【考前押大题】备战2021年高考化学（辽宁新高考专用）（解析版）

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大题 06 化学反应原理综合题（二）

1．推进能源绿色转型，实现“碳达峰、碳中和”，事关经济社会发展全局。甲烷化以及甲烷二氧化碳

重整是能源综合利用领域的研究热点。

（1）在一定温度和压力条件下，将按一定比例混合的和通过装有催化剂的反应器可得到。

298K 时，相关物质的相对能量如下图，则该反应的热化学方程式为_________________________________。

（2）催化剂的选择是甲烷化的核心，金属或均可作为催化剂。

①催化剂原子的基态核外电子的空间运动状态有____________种。

② 催化加形成的反应历程如图所示(吸附在催化剂表面的物种用*标注)，存在的副反

应的化学方程式为_________________________________；

③上述两种不同催化剂的条件下反应相同时间，测得转化率和生成选择性随温度变化影响如下图

所示。高于 320℃后，以为催化剂，转化率略有下降，而以为催化剂，转化率却仍在上升，

其原因是；对比上述两种催化剂的催化性能，工业上应选择的催化剂和温度分别是______________________。

（3）甲烷与二氧化碳重整是一个复杂的反应体系，主要反应有：

反应Ⅰ：

反应Ⅱ：

反应 III：

在一定条件下，1L 恒容密闭容器中充入和，测得和的平衡转化率分别为

60%和20%，则该温度下反应Ⅰ的平衡常数 ______________________；若平衡时总压强为，则

___________ 。(分压总压物质的量分数)

【答案】（1）

（2）15 、320℃

（3）0.72 或4.3

【解析】

（1）=E 生成物-E 反应物，则 CO2(g)+4H2(g)=CH4(g)+2H2O(g) =[-75+2 (-242)-(-393)-4 0] kJ mol-1=-

166 kJ mol-1；

（2）①基态 Ni 核外电子排布式为 1s22s22p63s23p63d84s2,空间运动状态即是轨道数，1+1+3+1+3+5+1=15 种；

②由图像可知，副反应有 CO 生成；故副反应的化学方程式为 CO2+H2⇌CO+H2O；

③由图像可知，低温时 Ni-CeO2的催化效率高，但该反应是放热反应，320℃后升高温度平衡行逆向移动，

CO2转化率下降，而低温时 Ni 的催化效率低，催化治性弱，催化效率低，升高温度时 Ni 的治性增强，反应速率

加快，即 320°C 时，以 Ni-CeO2为催化剂，CO2甲烷化反应已达平衡，升高温度平衡左移，以 Ni 为催化剂，CO2

甲烷化反应速率较慢，升高温度反应速率加快，反应相同时间时 CO2转化率增加，低温时 Ni-CeO2的催化效率高,

并且 Ni-CeO2作催化剂时 CH4选择性高，所以工业上应选择的催化剂是 Ni-CeO2，320℃时Ni-CeO2的催化效率最

高，则合适的温度为 320℃；

（3）设反应Ⅰ中 CH4转化为 x，反应Ⅱ中 CH4转化 y，反应Ⅲ中 CO2转换 z，则有

反应Ⅰ：，

反应Ⅱ：，

反应Ⅲ：，

CH4平衡转化率为，x+y=0.6mol，CO2平衡转化率，x+z=0.2mol，

故平衡时 CH4为0.4mol，CO2为0.8mol，H2为1.2mol，n总为2.8mol，k= =0.72；P分压(H2)=

10MPa=4.3MPa。

2．环氧乙烷可用于口罩等医用品的消毒。工业上以乙烯为原料利用氧化法生产环氧乙烷，涉及如下反应：

I.2CH2=CH2(g)+O2(g) 2 ∆H1=-210kJ∙mol-1

II.CH2=CH2(g)+3O2(g)=2CO2(g)+2H2O(l) ∆H2=-1413.0kJ∙mol-1

已知：环氧乙烷的选择性=。

回答下列问题：

（1）环氧乙烷的燃烧热(∆H)=__________________kJ·mol-1。

（2）反应 II 在__________________(填“低温”或“高温”)下自发进行。

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