06 化学反应原理综合题型集训之化学平衡与电化学（附答案解析）-备战2023年高考化学大题逐空突破系列（全国通用）

化学反应原理综合题型集训之化学平衡与电化学 1．甲醇是重要的化工原料，用CO2和H2在催化剂的作用下合成甲醇，主要发生以下反应： 反应Ⅰ：CO2(g)＋3H2(g)CH3OH(g)＋H2O(g) ΔH1＝－53.7 kJ·mol－1 反应Ⅱ：CO2(g)＋H2(g)CO(g)＋H2O(g) ΔH2＝＋41.2 kJ·mol－1 反应Ⅲ：CO(g)＋2H2(g)CH3OH(g)　ΔH3 (1)已知部分化学键的键能如下表，则ΔH3＝________kJ·mol－1，a＝________kJ·mol－1 化学键 H—H H—O C===O 键能/(kJ·mol－1) 436 465 a 1 076.8 (2)在容积恒为 2 L的密闭容器中充入2 mol CH3OH(g)和2 mol CO(g)，在一定温度下发生反应 CH3OH(g)＋CO(g)HCOOCH3(g)，测得容器内的压强随时间的变化如下表所示。 t/min 0 2 4 6 8 10 12 14 p/kPa p0 — 0.8p0 — — 0.7p0 0.7p0 0.7p0 ①已知该条件下，该反应可自发进行，则其ΔH______0(填“＜”“＞”或“＝”)，判断依据是________________ ②在此条件下，0～4 min的v(CH3OH)＝________kPa·min－1，该反应的平衡常数Kp＝________(kPa)－1(以分压表示，分压＝总压×物质的量分数) (3)电解法由甲醇和CO合成碳酸二甲酯的工作原理如图所示，则阳极的电极反应式为___________________ 2．CO2引起的气候变化已经引起了全世界的关注，但同时CO2也是持续的碳资源，将CO2转化为高附加值的燃料或化学品不仅可以解决CO2的问题，还可变废为宝得到有用的化学品。CO2加氢制甲醇是实现这一过程的理想方法之一 (1)CO2加氢制甲醇的化学方程式是CO2(g)＋3H2(g)CH3OH(l)＋H2O(l)　ΔH, 相关物质的燃烧热数据如下表所示： 物质 H2(g) CH3OH(l) 燃烧热ΔH/(kJ·mol－1) －284 －726 ①ΔH＝________kJ·mol－1 ②320 ℃时，将含CO2体积分数10%的空气与H2按体积比5∶2投入到密闭容器中，同时加入催化剂发生反应(此时体系内各物质均为气态)，测得初始时压强为p，反应一段时间后达到平衡，测得CO2的平衡转化率为50%，则平衡时体系的压强为________，反应的平衡常数为________(用平衡分压代替平衡浓度计算，分压＝总压×物质的量分数) (2)Fujta等学者开展了在Cu/ZnO催化剂上进行CO2＋H2合成甲醇机理的研究。机理如下： ①过程3的化学方程式为__________________________________________；研究表明，过程3的活化能小但实际反应速率慢，是控速步骤，导致该步反应速率小的原因可能是____________ A．H2O对该反应有阻碍作用 B．CO2的存在削弱了同一吸附位上H2的吸附 C．温度变化导致活化能增大 D．温度变化导致平衡常数减小 ②ZnO也有催化作用，催化机理与Cu相似，CH3O­Zn与________反应可获得CH3OH。 (3)科学家设计了一种新的CO2－H2O可循环系统，可以实现温室气体的零排放，同时也回避了H2的难储存问题，装置如下： ①系统中的能量转化形式有__________________________________________________ ②b电极上的电极反应式为______________________________________________，如果将电解质溶液换为KOH溶液，对合成甲醇造成的不良后果是__________________________________________ 3．在煤化工领域主要涉及碳一化学，即研究以含有一个碳原子的物质(CO、CO2、CH4、CH3OH等)为原料合成化工产品或液体燃料。回答下列问题： (1)已知物质之间转化能量关系如图所示： 写出CO(g)和H2(g)生成CH4(g)和H2O(g)的热化学方程式_______________________________________ (2)煤化工业上主要利用CO和H2反应制备甲醇(CH3OH)，反应热化学方程式为CO(g)＋2H2(g)===CH3OH(g)　ΔH。已知CO的平衡转化率与温度的关系如图所示： ①该反应的ΔH________(填“>”“<”或“＝”)0。 ②A、B、C三点平衡常数KA、KB、KC的大小