2025届高三化学二轮复习 化学平衡专题练习

2025届高三化学二轮复习 化学平衡专题练习

 

【基础练习】

1．CH4在高温下的分解反应相当复杂，其原理属于游离基反应。随着反应温度的不同，CH4的分解产物为甲基-CH3、亚甲基-CH2-、次甲基、氢原子H等，这些基团又可以相互结合形成诸多种类的物质，如2个亚甲基结合，就形成了乙烯、2个次甲基结合就形成的乙炔。一般规律是：温度越高，小分子量的产物就越多。

(1)反应符合最理想的原子经济是绿色化学所提倡的，如果用银作催化剂，可实现乙烯与氧气制备X(分子式C2H4O，不含双键)，则该反应的化学方程式是       (有机物请写结构简式)。

(2)已知相关物质的燃烧热如表，写出甲烷制备乙烯的热化学方程式       。

物质	燃烧热/(kJ·mol-1)
氢气	285.8
甲烷	890.3
乙烯	1411.0

(3)在400℃时，向初始体积0.5L的恒压反应器中充入1molCH4，发生上述反应，测得平衡混合气体中CH4的体积分数为20.0%。则：

①在该温度下，其平衡常数K=       。

②若向该容器通入高温水蒸气(不参加反应，高于400℃)，C2H4的产率将       (选填“增大”“减小”“不变”“无法确定”)，理由是       。

③若容器体积固定，不同温度下可得变化如下图，则温度T1、T2的关系是       。

④实际制备C2H4时，通常存在副反应：2CH4(g)→C2H6(g)+H2(g)。反应器和CH4起始量不变，不同温度下C2H6和C2H4的体积分数与温度的关系曲线如下图。

A．在200℃时，测出乙烷的量比乙烯多的主要原因可能是       。

B．400℃时，C2H4、C2H6的体积分数分别为20.0%、6.0%，则体系中CH4的体积分数是       。

2．氮及其化合物的研究对生态环境保护和工农业发展非常重要。氨是最重要的化学品之一，我国目前氨的生产能力位居世界首位。

(1)根据下图数据计算反应             。

(2)下列关于合成氨工艺的理解中，正确的有           (填标号)。

A．控制温度远高于室温，是为了保证尽可能高的平衡转化率和快的反应速率

B．易液化，不断将液氨移去，利于反应正向进行

C．原料气中由分离空气得到，由天然气与水蒸气反应生成，原料气需要经过净化处理，以防催化剂中毒和安全事故发生

D．通过更换不同种类的催化剂，可以调节平衡时原料的转化率

E．实际生产中，适度过量有利于提高的转化率同时有利于提高整体反应速率

(3)LiH-3d过渡金属复合催化剂也可用于催化合成氨，已知先被吸附发生反应，紧接着被吸附发生的反应方程式           。

(4)电解法在常温常压下实现合成氨：工作时，电极生成的微观示意图如图所示，其中电解液为溶有三氟甲硝酸锂和乙醇的惰性有机溶剂。电极上生成的电极反应式为           。

(5)压强为20MPa下，以、(x代表物质的量分数)进料，若保持压强不变，当平衡时，则该温度下，反应平衡常数           (化为最简式)。[对于气相反应，用某组分B的平衡压强代替物质的量浓度也可表示平衡常数，记作，如，p为平衡总压强，为平衡系统中B的物质的量分数。]

(6)中国科学家利用Cu催化剂实现电化学脱硝。通过理论计算推测电解池阴极上NO可能的转化机理及转化步骤的活化能分别如下(*表示催化剂表面吸附位，如NOH*表示吸附于催化剂表面的NOH)。

Ⅰ．

Ⅱ．  

Ⅲ．  

Ⅳ．  

Ⅴ．  

上述反应机理中，Ⅱ~Ⅴ中速率最快的步骤是           。若电路中有2mmol电子流过，其中生成的选择性为95%，电解池阴极生成的的物质的量为           mmol。

3．在碳中和背景下，氢能是新能源领域中与油气行业现有业务结合最紧密的一类，而制氢成本过高，仍是目前氢能产业发展的挑战之一、甲烷水蒸气重整制氢是目前工业制氢最为成熟的方法，涉及的主要反应如下：

反应I CH4(g) +H2O(g) CO(g) +3H2(g) ΔH1＞0

反应II CH4(g) +2H2O(g) CO2(g) +4H2(g) ΔH2＞0

反应III CO(g) +H2O(g) CO2(g) +H2(g) ΔH3

(1)已知部分化学键的键能数据如下表：

化学键	O-H	H-H	C=O	C≡O( CO)
键能/(kJ·mol -1)	463	436	803	1075

则ΔH3=           ，若反应III的正反应活化能Ea(正) =83 kJ· mol-1，则逆反应活化能Ea(逆)=     kJ·mol-1。

(2)①恒温条件下，在体积不变的密闭容器中充入1 mol CO(g)和2 mol H2O(g)，发生反应III，欲使CO的转化率和H2的产率同时提高，可以采取的措施有           。

②已知比表面积是指单位质量物料所具有的总面积。实验表明，向体系中投入CaO固体可以增大H2的体积分数，选用相同质量、不同粒径的CaO固体进行实验时，结果如图甲所示。投入微米级CaO比纳米级CaO，H2的平衡体积分数低的原因是           。