2020-2021备战高考化学知识点过关培优易错试卷训练∶化学反应原理综合考查及答案解析

①a、b两点化学反应速率分别用Va、Vb，表示，则Va ___Vb（填“大于”、“小于”或“等于”）。

②列出a点对应的平衡常数表达式K= ____________________。

(3)在1.0 L恒容密闭容器中投入1 mol CO2和2.75 mol H2发生反应：CO2(g)+3H2(g)

垐?噲?CH3OH (g)+H2O(g)，实验测得不同温度及压强下，平衡时甲醇的物质的量变化如图

2所示，下列说法正确的是_____。 A.该反应的正反应为放热反应 B．压强大小关系为p1＜p2＜p3

C．M点对应的平衡常数K的值约为1.04×10－2 D．在p2及512 K时，图中N点υ(正)＜υ(逆)

垐?(4)CO2催化加氢合成乙醇的反应为：2CO2(g)+6H2(g) 噲?C2H5OH(g) +3H2O(g) △H；

m代表起始时的投料比，即m＝

n(H2)

n(CO2)

①图3中投料比相同，温度T3＞T2＞T1，则该反应的焓变△H____0（填“＞”、“＜”）。

②m=3时，该反应达到平衡状态后p(总)=20a MPa，恒压条件下各物质的物质的量分数与温度的关系如图4所示，则曲线b代表的物质为_________（填化学式），T4温度时，反应达到平衡时物质d的分压p(d)=___________。 Ⅱ．甲醇的应用

(5)以甲醇为主要原料，电化学合成碳酸二甲酯的工作原理如图5所示。

离子交换膜a为_____（填“阳膜”、“阴膜”），阳极的电极反应式为______________。

c(CH3OH)c(H2O) AC ＜ CO2 2.5a MPa 阳膜 【答案】-94.3 大于 K＝

c(CO2)c3(H2)2CH3OH+CO?2e?=(CH3O)2CO+2H+ 【解析】 【分析】 【详解】

1O2(g)=H2O(l)△H=-285.8kJ/mol， 2②CH3OH(g)=CH3OH(l)△H= -37.3kJ/mol，

(1)①H2(g)+③CH3OH(l)+

3O2(g)=CO2(g)+2H2O(l)△H=-725.8kJ/mol， 2由盖斯定律①×3-③-②；可得CO2(g)+3H2(g)=CH3OH(g)+H2O(1)△H=-94.3kJ/mol； (2)①a、b两点温度相同，正反应为气体体积减小的反应，增大压强平衡正向移动，二氧化碳转化率增大，故压强曲线A大于曲线B，压强越大反应速率越快，故反应速率Va大于Vb；

②a点发生反应：CO2(g)+3H2(g)?CH3OH(g)+H2O(g)，平衡常数表达式K=

c(CH3OH)c(H2O)；

c(CO2)c3(H2)(3)A．由图可知，随着温度升高，平衡时甲醇的物质的量在减小，所以升温平衡向逆反应方向移动，则正反应为放热反应，故A正确；

B．由图可知，作一条等温线，因为该反应为气体体积减小的反应，压强越大，平衡时甲醇的物质的量也越大，所以p1＞p2＞p3，故B错误； C．由图可知，M点对应的甲醇产量为0.25mol，则

CO2?g?+3H2?g??始(mol/L)变(mol/L)平(mol/L)所以K=

CH3OH?g?+H2O?g?00.250.2500.250.2510.250.752.750.752

0.25?0.25=1.04×10?2；故C正确； 30.75?2D．由图可知，在p2及512K时，N点甲醇的物质的量还小于平衡时的量，所以应该正向移

动，则v(正)＞v(逆)，故D错误； 答案选AC；

(4)①由图3可知，相同压强下，温度越高氢气转化率越小，说明升高温度反应向逆向移动，正反应放热，△H＜0；

②温度升高，反应逆向进行，所以产物的物质的量是逐渐减少的，反应物的物质的量增大，由图可知，根据反应计量系数关系，曲线a代表的物质为H2，b表示CO2，c为H2O，d为C2H5OH；设开始氢气的投入量是3nmol，则二氧化碳是nmol，二氧化碳的转化量是x，

2CO2?g?+6H2?g??C2H5OH?g?+3H2O?g?起(mol)变(mol)平(mol)nxn-x3n3x3n-3x00.5x0.5x01.5x1.5x

N点b、d的物质的量分数相同，所以n-x=0.5x，解得x=

2n，总物质的量是n-x+3n-383x+0.5x+1.5x=n，压强之比等于物质的量之比，组分平衡分压=总压×该组分的物质的量

32n?0.53?20a MPa=2.5a MPa； 分数，d为C2H5OH，达到平衡时乙醇的分压p(乙醇)=

8n3(5)由图分析可知氧气得电子，发生还原反应，与氢离子结合生成水，该电极为阴极，则氢离子要透过交换膜a在阴极与氧气结合，则交换膜a为阳离子交换膜；阳极上是甲醇和一氧化碳反应失电子发生氧化反应，电极反应为：2CH3OH+CO-2e?=(CH3O)2CO+2H+。

10．合成氨是目前最有效工业固氮的方法，解决数亿人口生存问题。回答下列问题： (1)科学家研究利用铁触媒催化合成氨的反应历程如图所示，其中吸附在催化剂表面的物种用“ad”表示。

由图可知合成氨反应

13N2(g)+H2(g)

22NH3(g)的?H=___ kJ·mol-1。该历程中反应速率最慢

的步骤的化学方程式为___。 (2)工业合成氨反应为：N2(g)+3H2(g)

2NH3(g)，当进料体积比V(N2)：V(H2)=1：3时平衡

气体中NH3的物质的量分数随温度和压强变化的关系如图所示：

①500℃时，反应平衡常数Kp(30MPa)___ Kp(100MPa)。（填“<”、“=”、“>”）

②500℃、30MPa时，氢气的平衡转化率为___（保留2位有效数字），Kp=___(MPa)-2（列出计算式）。

(3)科学家利用电解法在常温常压下实现合成氨，工作时阴极区的微观示意如图，其中电解液为溶解有三氟甲磺酸锂和乙醇的惰性有机溶剂。

①阴极区生成NH3的电极方程式为___。 ②下列说法正确的是___（填标号）。 A．三氟甲磺酸锂的作用是增强导电性

B．该装置用金(Au)作催化剂目的是降低N2的键能 C．选择性透过膜可允许N2和NH3通过，防止H2O进入装置 【答案】-46 Nad+3Had

?30?20%?-NHad+2Had = 33% 3 N2+6e?30?20%???30?60%?2+6C2H5OH=2NH3+6C2H5O- AC 【解析】 【分析】

(1)利用盖斯定律，起点为

13N2(g)+H2(g)，终点为NH3(g)，?H=-46kJ·mol-1。该历程中反应

22mol-1的反应。 速率最慢反应，是需吸热最多的反应，显然是吸热106 kJ·(2)①500℃时，平衡常数不变。

②500℃、30MPa时，氨气的体积分数为20%，利用三段式，计算氢气平衡转化率及Kp。 (3)①从图中看，阴极区N2与C2H5OH反应生成NH3和C2H5O-。

②A．从阴极反应看，三氟甲磺酸锂并未参与反应，所以作用是增强导电性； B．催化剂只能降低反应的活化能，不能降低键能；

C．从图中看，选择性透过膜可允许N2和NH3通过，但H2O不能透过。