专题强化小练（十四） 化学反应原理 2023-2024学年高考二轮专题复习

专题强化小练（十四） 化学反应原理 1．通过电化学、热化学等方法，将CO2转化为HCOOH等化学品，是实现“双碳”目标的途径之一。 请回答： （1）某研究小组采用电化学方法将CO2转化为HCOOH，装置如图1。电极B上的电极反应式是 　 　。 （2）该研究小组改用热化学方法，相关热化学方程式如下： Ⅰ：C（s）+O2（g）═CO2（g） ΔH1＝﹣393.5kJ•mol﹣1 Ⅱ：C（s）+H2（g）+O2（g）═HCOOH（g） ΔH2＝﹣378.7kJ•mol﹣1 Ⅲ：CO2（g）+H2（g）⇌HCOOH（g） ΔH3 ①ΔH3＝　 　kJ•mol﹣1。 ②反应Ⅲ在恒温、恒容的密闭容器中进行，CO2和H2的投料浓度均为1.0mol•L﹣1，平衡常数K＝2.4×10﹣8，则CO2的平衡转化率为 　 　。 ③用氨水吸收HCOOH，得到1.00mol•L﹣1氨水和0.18mol•L﹣1甲酸铵的混合溶液，298K时该混合溶液的pH＝　 　。[已知：298K时，电离常数Kb（NH3•H2O）＝1.8×10﹣5、Ka（HCOOH）＝1.8×10﹣4] （3）为提高效率，该研究小组参考文献优化热化学方法，在如图密闭装置中充分搅拌催化剂M的DMSO（有机溶剂）溶液，CO2和H2在溶液中反应制备HCOOH，反应过程中保持CO2（g）和H2（g）的压强不变，总反应CO2+H2⇌HCOOH的反应速率为v，反应机理如下列三个基元反应，各反应的活化能E2＜E1＜＜E3（不考虑催化剂活性降低或丧失）。 Ⅳ：M+CO2⇌Q E1 Ⅴ：Q+H2⇌L E2 Ⅴ：L⇌M+HCOOH E3 ①催化剂M足量条件下，下列说法正确的是 ____。 A．v与CO2（g）的压强无关 B．v与溶液中溶解H2的浓度无关 C．温度升高，v不一定增大 D．在溶液中加入N（CH2CH3）3，可提高CO2转化率 （4）②实验测得：298K，p（CO2）＝p（H2）＝2MPa下，v随催化剂M浓度c变化如图3。c⩽c0时，v随c增大而增大：c＞c0时，v不再显著增大。请解释原因　 　。 2．水煤气变换反应是工业上的重要反应，可用于制氢。 水煤气变换反应： 该反应分两步完成： 请回答：（1）　 　。 （2）恒定总压和水碳比[]投料，在不同条件下达到平衡时和的分压(某成分分压=总压×该成分的物质的量分数)如下表： 条件1 0.40 0.40 0 条件2 0.42 0.36 0.02 ①在条件1下，水煤气变换反应的平衡常数　 　。 ②对比条件1，条件2中产率下降是因为发生了一个不涉及的副反应，写出该反应方程式　 　。 （3）下列说法正确的是____。 A．通入反应器的原料气中应避免混入 B．恒定水碳比，增加体系总压可提高的平衡产率 C．通入过量的水蒸气可防止被进一步还原为 D．通过充入惰性气体增加体系总压，可提高反应速率 （4）水煤气变换反应是放热的可逆反应，需在多个催化剂反应层间进行降温操作以“去除”反应过程中的余热(如图1所示)，保证反应在最适宜温度附近进行。 ①在催化剂活性温度范围内，图2中b-c段对应降温操作的过程，实现该过程的一种操作方法是　 　。 A．按原水碳比通入冷的原料气 B．喷入冷水(蒸气) C．通过热交换器换热 ②若采用喷入冷水(蒸气)的方式降温，在图3中作出平衡转化率随温度变化的曲线　 　。 （5）在催化剂活性温度范围内，水煤气变换反应的历程包含反应物分子在催化剂表面的吸附(快速)、反应及产物分子脱附等过程。随着温度升高，该反应的反应速率先增大后减小，其速率减小的原因是　 。 3．一定条件下，水气变换反应的中间产物是。为探究该反应过程，研究水溶液在密封石英管中的分子反应： Ⅰ． Ⅱ． 研究发现，在反应Ⅰ、Ⅱ中，仅对反应Ⅰ有催加速作用；反应Ⅰ速率远大于反应Ⅱ，近似认为反应Ⅰ建立平衡后始终处于平衡状态。忽略水电离，其浓度视为常数。回答下列问题： （1）一定条件下，反应Ⅰ、Ⅱ的焓变分别为、，则该条件下水气变换反应的焓变　 　(用含的代数式表示)。 （2）反应Ⅰ正反应速率