2023届高三化学一轮专题复习——化学反应原理综合题

2023届高三化学一轮专题复习——化学反应原理综合题 1．（2023·全国·高三专题练习）氢能作为清洁能源，对实现“碳达峰”和“碳中和”双碳目标具有广泛应用前景。甲烷水蒸气催化重整制备氢气也是工业上常用的制氢工艺。发生如下反应： ① ② 请回答： (1)反应①自发进行的条件是___________。 A．高温 B．高压 C．低温 D．低压 (2)研究表明，上述反应②在催化下进行，反应历程如下： 第1步：(慢) 第2步：(快) ①___________kJ/mol ②请在图中画出CO和(g)在催化下反应历程的能量变化图___________。    (3)在钯基催化剂表面上，甲醇制氢的反应历程如图所示，其中吸附在钯催化剂表面上的物种用*标注。 CH3OH(g)⇌CO(g)＋2H2(g)的ΔH=___________kJ·mol-1；该历程中最大能垒(活化能)E正=___________kJ·mol-1，写出该步骤的化学方程式___________。 (4)三种催化剂催化甲烷脱氯过程的能量变化如下图所示：    ①甲烷脱氢过程中最大活化能步骤为___________ (用反应方程式表示) 。 ②Sn12Ni、Pt12Ni、Cu12Ni三种催化剂催化甲烷脱氢过程的脱氢速率分别为v1、v2、v3，则脱氢速率由大到小的顺序为___________。 ③Sn12Ni双金属团簇具有良好的抗积碳作用，有效抑制碳沉积对催化剂造成的不良影响，请结合图示解释原因：___________。 2．（2023·内蒙古阿拉善盟·统考一模）2021年国务院政府工作报告时指出：优化产业结构和能源结构，扎实做好碳达峰、碳中和各项工作。 (1)利用工业废气中的CO2可制取甲醇，其反应为： CO2+3H2CH3OH+H2O。 ①常温常压下，已知反应的能量变化如图1、图2所示，由二氧化碳和氢气制备甲醇的热化学方程式为_______。 ②为探究用CO2生产燃料甲醇的反应原理，现进行如下实验：在一恒温恒容密闭容器中，充入1molCO2和3 mol H2，进行上述反应。测得CO2和CH3OH(g)的浓度随时间变化如图3所示。从反应开始到平衡，v(H2)=_______ mol·L-1·min-1；能使平衡体系中增大的措施有_______ (任写一条)。 (2)已知CO2(g)+ H2(g) HCOOH(g) ΔH= -31.4 kJ·mol-1。 ①温度为T1°C时，将等物质的量的CO2和H2充入体积为1 L的密闭容器中发生反应：CO2(g)+ H2(g) HCOOH(g) K=2，实验测得：v正=k正c(CO2)·c(H2)，v逆=k逆c(HCOOH)，k正 、k逆为速率常数。T1°C时，k正=_______k逆。 ②温度为T2°C时，k正=1.9k逆， 则T2°C时平衡压强_______ (填“> ”“<”或“=”)T1°C时平衡压强，理由是_______。 (3)我国科学家设计了一种将电解饱和食盐水与电催化还原CO2相耦合的电解装置(如图4)。阴极上的电极反应式为：_______。 3．（2023·安徽安庆·校联考模拟预测）乙烯是重要的有机化学原料，工业上可利用乙烷脱氢制备乙烯。 (1)乙烷裂解为乙烯为自由基反应，其可能的引发反应及对应化学键的解离能如下： 可能的引发反应 有关键的解离能( kJ/mol) C2H6(g) →C2H5 ·(g) +H·(g) 410 C2H6(g)→ 2CH3·(g) 368 根据表格信息，乙烷裂解引发的反应主要为________________________。 (2)经过引发的后续反应历程为(已略去链终止过程)： …… ΔH1 ΔH2 ①C2H4(g) +H2(g) →C2H6(g)的ΔH=________________________(用含ΔH1和ΔH2的式子表示)。 ②上述历程中“……”所代表的反应为____________________________________。 (3)CH3·中的单电子不能占据杂化轨道，则CH3·中碳原子的杂化方式为________________________。 (4)乙烷裂解中主要发生的反应及其在不同温度下的平衡常数如下表： 反应 1100K 1300K 1500K I．C2H6C2H4+H2 1.6 18.9 72.0 II．C2H6C2H4 +CH4 60.9 108.7 165.8 III．C2H4C2H2 +H2 0.015 0.33 3.2 IV．C2H22C+H2 6.5×107 1.5×106 1.0×105 ①当裂解反应达到平衡状态时，体系将会产生大量积碳。由表中数据分析，平衡时混合气体中_________