大题05 化学反应原理综合题（一）-【考前押大题】备战2021年高考化学（辽宁新高考专用）（原卷版）

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大题 05 化学反应原理综合题（一）

1．将 CO2应用于生产清洁燃料甲醇，既能缓解温室效应的影响，又能为能源的制备开辟新的渠道，其合成

反应为 CO2(g)+3H2(g)⇌CH3OH(g)+H2O(g)。回答下列问题：

（1）利用二氧化碳制得的甲醇还可以制取甲胺，其反应原理为 CH3OH(g)+NH3(g)⇌CH3NH2(g)+H2O(g) ∆H，

已知该反应中相关化学键的键能数据如下：

共价键 C-O H-O N-H C-N

键能/kJ•mol-1 351 463 393 293

则该反应的∆H=_____________________kJ•mol-1。

（2）汽油燃油车上安装三元催化转化器，可有效降低汽车尾气污染。已知：

①CO(g)+NO2(g)⇌CO2(g)+NO(g) ∆H1=-226kJ•rnol-1

②N2(g)+2O2(g)⇌2NO2(g) ∆H2=+68kJ•mol-1

③N2(g)+O2(g)⇌2NO(g) ∆H3=+183kJ•mol-1

则：CO 和NO 两种尾气在催化剂作用下生成 N2的热化学方程式是_____________________。

（3）CH3OH 可作为燃料使用，用 CH3OH 和O2组合形成的质子交换膜燃料电池的结构示意图如下：

电池总反应为 2CH3OH+3O2=2CO2+4H2O。则 d电极是_______(填“正极”或“负极”)，c电极的电极反应式

为____________________。若线路中转移 2mol 电子，则上述 CH3OH 燃料电池消耗的 O2在标准状况下的体积为__

_________________L。

2．（1）“哈伯法”合成氨的反应：N2(g)+3H2(g) NH3(g) ∆H，相关键能数据如表：

化学键 N N H-H N-H

键能(kJ/mol) 946.0 436.0 390.8

①ΔH=_______kJ·mol-1。

②向密闭容器中按 1：3体积比通人 N2和H2，反应达平衡时 NH3的体积分数为 25.0%，则 N2的平衡转化率

α(N2)=_______。

（2）“球磨法”是在温和的条件下(45℃和1 bar，l bar≈100 kPa)合成氨，氨的最终体积分数可高达 82.5%。

该法分为两个步骤(如图)：第一步，铁粉在球磨过程中被反复剧烈碰撞而活化，产生高密度的缺陷，氮分子被吸

附在这些缺陷上([Fe(N*)])，有助于氮分子的解离。第二步，N*发生加氢反应得到 NH (x=1~3)，剧烈碰撞中，

NH 从催化剂表面脱附得到产物氨。

①“球磨法”与“哈伯法”相比较，下列说法中正确的是_______(选填标号)。

A．催化剂(Fe)缺陷密度越高，N2的吸附率越高

B．“哈伯法”采用高温主要用于解离氮氮三键，而“球磨法”不用解离氮氮三键

C．“球磨法”中“剧烈碰撞”仅仅为了产生“活化缺陷”

D．“球磨法”不采用高压，是因为低压产率已经较高，加压会增大成本

②机械碰撞有助于催化剂缺陷的形成，而摩擦生热会使体系温度升高。图甲是 N2吸附量、体系温度随球磨转

速变化曲线，则应选择的最佳转速约_______转/min。若选择 500 转/min 的转速，N2的吸附量降低的原因是______

_____________________________。

③如图乙，平衡时 NH3的体积分数随 N2初始压强增大而_______(填“增大”、“减小”或“不变”)，说明

N2与H2的投料比_______1：3(选填“≤”、“=”或“≥”)

3．碳及其化合物在工农业生产和日常生活中有广泛的应用，对其研究具有重要意义。

回答下列问题：

（1）利用活性炭的_________________作用可去除水中的悬浮杂质。

（2）炭黑可以活化氧分子得到活化氧(O*)，活化氧可以快速将 SO2氧化为 SO3，其活化过程中的能量变化如

图所示：

活化过程中有水时的活化能降低了__________eV。在酸雨的形成过程中，炭黑起：_________________作用。

（3）已知：CO(g)+2H2(g) CH3OH(g) ∆H，经测定不同温度下该反应的浓度平衡常数如下：

①该反应的△H__________0(填“>”或“<")；250℃时，某时刻测得反应体系中 c(CO)=0.4mol·L-

1、c(H2)=0.4mol·L-1、c(CH3OH)=0.8mol·L-1，则此时v正_________v 逆(填“>”、“=”或“<”)。.

②某温度下，在 2L 刚性容器中，充入 0.8molCO 和1.6molH2，压强为 p，tmin 后达到平衡，测得压强为

P。则 v(H2)=___________mol·L-1·min-1，平衡时的 Kp=___________。

（4）科研人员设计了甲烷燃料电池电解饱和食盐水装置如图所示，电池的电解质是掺杂了Y2O3与ZrO2的固

体，可在高温下传导 O2-。

①该电池工作时负极反应方程式为__________________。

②用该电池电解 100mL 饱和食盐水，若在两极产生的气体体积分别为V1L、V2L(标准状况)，且V1>V2，则电

解所得溶液的c(OH-)=__________________mol·L-1(忽略气体溶解和溶液体积变化)。

4．随着科学技术的发展和环保要求的不断提高，CO2的捕集利用技术成为研究新的热点。完成下列问题：

（1）CO2催化加氢合成 CH3OCH3是一种 CO2转化方法，其过程中主要发生下列反应：

反应 I：

反应Ⅱ：

①写出 CO 和H2合成 CH3OCH3的热化学方程式_______________________________________。

②分别在2L 恒温密闭容器甲（恒温恒容）、乙（恒温恒压）中，加入CO2和H2各1 mol 的混合气体，假设

只发生反应Ⅱ，则两容器中反应达平衡后放出或吸收的热量较多的是___________（填“甲”或“乙”）。当反

应5 min 时，测得甲容器中压强变为原来的一半，则用 CO2表示的反应的速率= _________________。

③在恒压、CO2和H2的起始量一定的条件下，CO2平衡转化率和平衡时 CH3OCH3的选择性随温度的变化如图。

其中：

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