2025届高三高考化学三轮冲刺- 化学反应的热效应

2025届高三高考化学三轮冲刺-化学反应的热效应

 

【基础练习】

1．减少CO2排放并实现CO2的有效转化已成为科研工作者的研究热点。根据以下两种常见的CO2利用方法，回答下列问题：

(I)在钌配合物催化作用下采用“CO2催化加氢制甲酸”方法将CO2资源化利用。

(1)已知：298K时，部分物质的相对能量如表所示，ΔH =       kJ·mol-1，该反应在     (填“高温”、“低温”或者“任意温度” )易自发进行。

物质	CO2(g)	H2(g)	H2O(g)	CO(g)	HCOOH(g)
相对能量/kJ ·mol-1)	-393	0	-242	-110	-423.9

 

(II)以氧化铟(In2O3)作催化剂，采用“CO2催化加氢制甲醇”方法将CO2资源化利用。反应历程如下：

i．催化剂活化：In2O3 (无活性)In2O3-x (有活性)

ii．CO2与H2在活化的催化剂表面同时发生如下反应：

反应①：CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g) ΔH1

反应②：CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g) ΔH2

(2)某温度下，在恒容密闭反应器发生以上反应，下列能说明反应①达到平衡状态的是___ (填标号)。

A．v正(H2)：v逆(CH3OH)=3：1

B．混合气体的平均摩尔质量保持不变

C．混合气体的密度保持不变

D．CH3OH(g)的分压保持不变

(3)增大CO2和H2混合气体的流速，可减少产物中H2O(g)的积累，从而减少催化剂的失活，请用化学方程式表示催化剂失活的原因：          。

(4)ii中反应①、②的lnK(K代表化学平衡常数)随×103 (T代表温度)的变化如图所示

请在上述图中画出反应CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)的 lnK 随×103变化的曲线       。

(5)在恒温密闭容器中，维持压强和投料比不变，将CO2和H2按一定流速通过反应器， CO2的转化率[α(CO2)%]和甲醇的选择性[x(CH3OH)%= ×100%]随着温度变化关系如图所示。

若233~251°C时催化剂的活性受温度影响不大，分析温度高于235°C时图中曲线下降的原因        。

(6)恒温恒压密闭容器中，加入2molCO2和4molH2，同时发生反应①和反应②，初始压强为p0，在300°C发生反应，反应达到平衡时，CO2的转化率为50%，容器体积减小20%，则反应②用平衡分压表示的平衡常数Kp=        (保留两位有效数字)。

2．甲醇是一种可再生的清洁能源，二氧化碳催化加氢制甲醇，有利于实现“碳达峰”、“碳中和”。已知有关的热化学方程式如下：

Ⅰ．，；

Ⅱ．，；

Ⅲ．，；

Ⅳ．，；

请回答下列问题：

(1)         。

(2)在体积一定的密闭容器中按物质的量比1：2充入CO和，发生上述反应Ⅰ，充分反应达平衡后，如图是平衡混合物中的体积分数在不同压强下随温度变化的平衡曲线。

①压强为，温度为300℃时，反应Ⅰ的压强平衡常数       。(用平衡分压代替平衡浓度计算，分压=总压×物质的量分数)

②反应Ⅰ达平衡后，下列措施能提高产率的是       (填字母)。

A．加入适量一氧化碳  B．升高温度  C．使用高效催化剂  D．增大压强

(3)一定温度下，向容积为1L的恒容密闭容器中，充入和，发生上述反应Ⅱ，测得各物质的物质的量浓度变化如图所示：

则b曲线表示的是       的浓度随时间的变化；内，的平均反应速率为       。

(4)对于反应Ⅲ，其速率方程式为，，，为速率常数且只与温度有关，则该反应的平衡常数       (用含、的代数式表示)。

已知某温度下，上述反应平衡常数，在密闭容器中充入一定物质的量的，反应到某时刻测得各组分的物质的量如下：

物质
物质的量/mol	0.2	0.2	0.2

此时正、逆反应速率的大小：       。

3．甲醇是重要的化工原料，合成甲醇和利用甲醇的研究和探索，在国际上一直受到重视。工业上常利用CO2和H2为原料合成甲醇，再利用甲醇生产丙烯。回答下列问题：

(1)①常温下，H2和甲醇的燃烧热分别为285.8 kJ·mol-1和726.4 kJ·mol-1，1mol甲醇汽化需要吸收82.0kJ的热量，则CO2和H2在Cu/ZnO催化作用下合成气态甲醇的热化学方程式为：CO2(g)+ 3H2(g)CH3OH(g) +H2O(1) △H=           kJ·mol-1；

②上述反应分两步进行：

第一步           (写化学方程式)△H> 0

第二步Cu/Zn* + 2H2 + CO2 = Cu/ZnO* + CH3OH △H< 0

③第二步反应几乎不影响总反应达到平衡所用的时间，由此推知以下能正确表示Cu/ZnO催化CO2和H2合成甲醇反应过程的示意图为           。

a． b． c．