集训2 精准练2 化学反应原理综合题(A)(Word练习)-【精讲精练】2026年高考化学二轮专题辅导与训练

精准练(二)　化学反应原理综合题(A) [对应题型集训P229] 1．(2025·安徽省江南十校联考)2024年10月30日中国航天员搭载神舟十九号载人飞船顺利进入“太空之家”，中国空间站设有完整的可再生生命保障系统，对二氧化碳进行收集和再生处理，实现了对二氧化碳的加氢甲烷化，生成甲烷与水，并伴有副反应。 Ⅰ.CO2(g)＋4H2(g)⥫⥬CH4(g)＋2H2O(g)　ΔH1(主反应) Ⅱ.CO2(g)＋H2(g)⥫⥬CO(g)＋H2O(g)　ΔH2(副反应) 回答下列问题： (1)几种化学键的键能为：EC—H＝413 kJ·mol-1、EH—H＝436 kJ·mol-1、EO—H＝463 kJ·mol-1、EC===O＝745 kJ·mol-1，则ΔH1＝____________。 (2)一定温度时，在固定容积的容器中充入1 mol CO2和4 mol H2进行上述反应，平衡时CO2的转化率(α­CO2)，CH4的选择性(S­CH4)随温度变化如图所示： 根据图像分析可知：ΔH2________0(填“>”或“<”)，CO2平衡转化率先减小后增大的原因是_____________________________________________________________________。 T ℃，反应Ⅱ的Kp＝________(保留两位有效数字，Kp为用各气体分压表示的平衡常数，分压＝总压×物质的量分数，CH4的选择性＝×100%)。 (3)早期长征运载火箭推进剂成分为(CH3)2N—NH2和N2O4，它们混合后反应的产物对环境友好，其化学方程式为________________________________________。在点火的瞬间火箭尾部喷射出红色火焰，同时伴随着滚滚红色烟雾，研究发现是N2O4分解的结果。T ℃时，N2O4(g)⥫⥬2NO2(g)，N2O4和NO2的消耗速率与其浓度存在如下关系：v消(N2O4)＝kac(N2O4)，v消(NO2)＝kbc2(NO2)(其中ka、kb是只与温度有关的常数)，一定温度下，NO2或N2O4的消耗速率与其浓度的关系图像如图所示： 表示N2O4消耗速率与其浓度的关系图像是________(填“X”或“Y”)，该温度下速率常数值为________。 (4)空间站中通过电解回收再生的水为宇航员提供氧气。某科技小组模拟用一种新型的纳米硅基锂电池电解水为宇航员提供O2，其电池反应式为xFeS2＋4LixSixFe＋2xLi2S＋4Si，工作原理示意图如下： (电解液由锂盐和有机溶剂组成) 电池工作时，理论上为宇航员提供标准状况下11.2 L的氧气时，正极材料的质量变化为________g。 解析　(1)焓变等于反应物键能总和减去生成物键能总和，因此ΔH1＝2EC===O＋4EH—H－4EC—H－4EO—H＝2×745 kJ·mol-1＋4×436 kJ·mol-1－4×413 kJ·mol-1－4×463 kJ·mol-1＝－270 kJ·mol-1。 (2)根据图像可知，温度升高二氧化碳转化率先减小后增大，由于反应Ⅰ为放热反应，温度升高二氧化碳转化率应该下降，因此可推测反应Ⅱ为吸热反应，温度升高平衡正向移动，二氧化碳转化率升高，故ΔH2>0；CO2平衡转化率先减小后增大的原因是反应Ⅰ放热，反应Ⅱ吸热，温度升高，温度较低时以反应Ⅰ为主，升高温度反应Ⅰ平衡逆向移动，二氧化碳转化率减小，温度较高时以反应Ⅱ为主，升高温度反应Ⅱ平衡正向移动，二氧化碳转化率增加；T ℃，甲烷选择性为80%，则＝0.8，得n(CH4)＝4n(CO)，设平衡时n(CO)＝x mol，根据化学反应方程式平衡时n(CH4)＝4x mol、n(CO2)＝1－4x－x＝(1－5x)mol、n(H2)＝4－16x－x＝(4－17x)mol、n(H2O)＝8x＋x＝9x mol，此温度下二氧化碳转化率为30%，则1－5x＝0.7，解得x＝0.06，因此平衡时各物质的物质的量：n(CO)＝0.06 mol、n(CH4)＝0.24 mol、n(CO2)＝0.7 mol、n(H2)＝2.98 mol、n(H2O)＝0.54 mol，设系统总压为p0，则反应Ⅱ的Kp＝＝＝≈0.016。 (3)(CH3)2N—NH2和N2O4反应生成二氧化碳、氮气和水，化学方程式为(CH3)2N—NH2＋2N2O4===2CO2＋3N2＋4H2O；N2O4消耗速率与其浓度成线性关系，故图像是Y；根据图像N2O4和NO2浓度均为2 mol/L时两者消耗速率相等，即v消(N2O4)＝v消(NO2)，kac(N2O4)＝kbc2(NO2)，＝＝2。 (4)根据电池反应式为xFeS2＋4LixSixFe＋2xLi2S＋4Si。放电时，负极反应式为4LixSi－4xe－===4Si＋4xLi＋，负极材料LixSi转化为Si，Li元素溶解进入溶液；正极反应式为xFeS2＋4xe－===xFe＋2xS2-，正极材料FeS2转化为Fe，S元素进入溶液；电解水的过程中，生成1 mol氧气转移4 mol 电子，根据得失电子守恒，可得关系式：4xe－～xO2～2xS2-，因此生成标准状况下11.2 L(0.5 mol)氧气正极质量减少×2×32 g·mol-1＝32 g。 答案　(1)－270 kJ·mol-1 (2)>　反应Ⅰ放热，反应Ⅱ吸热，温度升高，温度较低时以反应Ⅰ为主，温度较高时以反应Ⅱ为主　0.016 (3)(CH3)2N—NH2＋2N2O4===2CO2＋3N2＋4H2O　Y　2 (4)32 2．先进的甲醇低压羰基合成乙酸工艺的普及推广，导致我国乙酸产能过剩。使用特定催化剂进行乙酸直接加氢制备乙醇，反应原理如下： 主反应：CH3COOH(g)＋2H2(g)⥫⥬CH3CH2OH(g)＋H2O(g)　ΔH1 副反应：CH3COOH(g)＋CH3CH2OH(g)⥫⥬CH3CH2OOCCH3(g)＋H2O(g)　ΔH2<0 回答下列问题： (1)一定温度下，将不同量的原料通入恒压密闭容器中，副反应热效应小，可忽略。则该温度下主反应的ΔH1＝________kJ/mol。 实验编号 反应物投入量 平衡时， 热量变化 CH3COOH(g) H2(g) CH3CH2OH(g) H2O(g) Ⅰ 0.5 mol 1 mol 0 0 放热x kJ Ⅱ 0 0 1 mol 1 mol 吸热y kJ (2)250 ℃下，恒压密闭容器中投入2 mol H2(g)和1 mol CH3COOH(g)，反应一段时间后，下列条件能判断反应达到平衡状态的是________(填字母)。 A．混合气体的密度保持不变 B．CH3CH2OH的体积分数不变 C．n(H2)∶n(CH3COOH)＝2∶1 D．反应体系放出的热量为2x kJ (3)在n(H2)∶n(CH3COOH)＝10∶1时，2MPa下，平衡时S(乙醇)和S(乙酸乙酯)随温度的变化；250 ℃下，平衡时S(乙醇)和S(乙酸乙酯)随压强的变化如图所示： 已知：S(乙醇)＝×100% ①250 ℃下，乙醇选择性随压强变化的曲线是__________。 ②曲线b变化的原因是____________________________________________________ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 ③150 ℃时，在催化剂作用下H2(g)和CH3COOH(g)反应一段时间后，乙醇的选择性位于m点，不改变反应时间和温度，一定能提高乙醇选择性的措施________________________________(填一条)。 (4)一定温度和压强下，向初始体积为1 L的密闭容器中通入2 mol H2(g)和1 mol CH3COOH(g)，同时发生主反应和副反应，测得平衡时n[H2O(g)]＝0.8 mol，体积减小20%，则平衡时c(H2)＝__________，主反应的平衡常数K＝________。 解析　(1)0.5 mol CH3COOH(g)与1 mol H2(g)发生反应，达平衡时放热x kJ，1 mol CH3CH2OH(g)与1 mol H2O(g)发生反应，达平衡时吸热y kJ，则1 mol CH3COOH(g)与2 mol H2(g)完全反应生成1 mol CH3CH2OH(g)与1 mol H2O(g)，放热(2x＋y)kJ，即ΔH1＝－(2x＋y)kJ/mol； (2)根据质量守恒，混合气体的质量始终不变，容器体积发生改变，则恒容容器中混合气体的密度是变量，当混合气体的密度保持不变，说明反应达到平衡状态，A正确；体积分数不变，则各组分的体积分数也保持不变，反应达平衡状态，B正确；物质的量之比等于系数比，n(H2)∶n(CH3CH2OH)＝2∶1，不能说明其浓度不变，不能说明反应达平衡状态，C错误；若只存在主反应，放出的热量为2x kJ，说明是平衡状态，但存在副反应，体系放出的热量为2x kJ不能说明是平衡状态，D错误； (3)①主反应为气体体积减小的放热反应，增大压强，平衡正向移动，乙醇的选择性上升，则250 ℃下，乙醇选择性随压强变化的曲线是a；②主反应和副反应均为放热反应，升高温度，平衡均逆向移动，主反应逆向移动的程度大于副反应，所以乙醇的选择性随着温度升高而减小；③主反应为气体体积减小的反应，增大压强，反应正向移动，可以提高乙醇选择性，或选择主反应催化活性更高的催化剂。 (4)平衡时n[H2O(g)]＝0.8 mol，体系中气体物质的量减小20%，列化学平衡三段式，则： 　 　CH3COOH(g)＋2H2(g)⥫⥬CH3CH2OH(g)＋H2O(g) 起始(mol) 　 1　　 　　2　　　　　 0　　　　　0 变化(mol) x 2x x x 平衡(mol) 1－x 2－2x x x 　 　CH3COOH(g)＋CH3CH2OH(g)⥫⥬CH3CH2OOCCH3(g)＋H2O(g) 起始(mol) 　1－x　　　　　x　　　　　　　　0　　　　　　x 变化(mol) y y y y 平衡(mol) 1－x－y x－y y x＋y 体积减小20%，说明平衡时容器体积为0.8 L，平衡时混合气体总物质的量为3 mol×80%＝2.4 mol，副反应前后气体物质的量不变，主反应前后气体物质的量减小x mol，且主反应化学计量数前后减小了1 mol，则x＝0.6，根据平衡时，n[H2O(g)]＝0.8 mol，则x＋y＝0.8，解得x＝0.6，y＝0.2，c(H2)＝mol/L＝1 mol/L；平衡时c(CH3CH2OH)＝ mol/L＝0.5 mol/L，c(CH3COOH)＝ mol/L＝0.25 mol/L，c(H2O)＝mol/L＝1 mol/L，K＝＝＝2。 答案　(1)－(2x＋y)　(2)AB (3)①a　②主反应与副反应均为放热反应，温度升高，主反应和副反应的平衡均逆向移动，主反应逆向移动的程度大于副反应　③使用对主反应催化活性更高的催化剂(或“增大压强”) (4)1 mol/L　2 3．我国向国际社会承诺2030年实现“碳达峰”，2060年实现“碳中和”。CO2加氢可以合成甲醇：ⅰ.CO2(g)＋3H2(g)⥫⥬CH3OH(g)＋H2O(g)　ΔH＝－49.4 kJ·mol-1。 回答下列问题： (1)化学上规定，通常条件下，稳定单质的焓(H)为0，有关物质的焓如下表所示，则a＝________，反应ⅰ的活化能Ea(正)________Ea(逆)(填“大于”“小于”或“等于”)。 物质 CO2(g) H2O(g) CH3OH(g) 焓/(kJ·mol-1) －394 －242 a (2)已知ΔH－TΔS<0时，反应能自发进行，反应ⅰ的ΔS＝－180 J·mol-1·K-1，则该反应能自发进行的温度低于________K(保留一位小数)。 (3)反应ⅰ催化机理如图所示，在该历程中，优先与催化剂In2O3反应的物质是________(填化学式，下同)，生成的水分子中的氧原子来自________。 资料显示：水可以使催化剂活化点位减少。利用计算机模拟，研究添加适量水蒸气前后对能垒较大的反应历程能量变化的影响，结果如图所示(吸附在催化剂表面上的物种用*标注)： 结合资料、上图及学过的知识推测，在反应中添加水蒸气将如何影响甲醇产率及产生这种影响的原因：_____________________________________________(答一条)。 (4)利用二氧化碳制备甲醇的过程中还会发生反应ⅱ：CO2(g)＋H2(g)⥫⥬CO(g)＋H2O(g)　ΔH＝＋41.2 kJ·mol-1(忽略其他副反应)。在7.0 MPa下，将5 mol CO2和9 mol H2充入某密闭容器中，在Cu/ZrO2催化剂作用下发生反应ⅰ和ⅱ。平衡时CH3OH和CO的选择性S随温度的变化如图所示。 ①表示平衡时CH3OH的选择性S随温度变化的曲线是________(填“x”或“y”)。 ②250 ℃时，平衡体系中有2 mol CO，则CO2的平衡转化率＝________，反应ⅰ的Kx＝________(Kx是以组分体积分数代替物质的量浓度表示的平衡常数)。 ③若CO的选择性位于p、q两点，反应ⅱ的逆反应速率：v逆(p)________v逆(q)(填“>”“＝”或“<”)。 解析　(1)焓变为生成物与反应物焓值差，根据题干信息，稳定单质的焓为0，结合各物质焓可知，ΔH＝(－242 kJ·mol-1)＋a－(－394 kJ·mol-1)－0＝－49.4 kJ·mol-1，解得a＝－201.4。反应ⅰ为放热反应，则活化能Ea(正)小于Ea(逆)。 (2)已知ΔH－TΔS<0时，反应能自发进行，反应ⅰ的ΔH－TΔS＝－49.4 kJ·mol-1－T(－180×10-3 kJ·mol-1·K-1)＜0，解得T＜274.4 K，则该反应能自发进行的温度低于274.4 K。 (3)由反应ⅰ催化机理图可知，在该历程中，优先与催化剂In2O3反应的物质是H2，生成的水分子中的氧原子来自In2O3。结合资料、上图及学过的知识推测，催化剂活化点位减少，吸附反应物能力减弱，甲醇产率下降或水蒸气过多，平衡逆向移动，甲醇产率下降或有水参与的反应历程，活化能较小，反应速率加快，甲醇产率上升。 (4)①反应ⅰ为放热反应，升高温度，平衡逆向移动，故平衡时CH3OH的选择性S随温度变化的曲线是x。②250 ℃时，CH3OH和CO的选择性相等，则平衡体系中有2 mol CO，2 mol CH3OH，根据两个反应的化学计量数可知CO2的转化量为2 mol＋2 mol＝4 mol，故CO2平衡转化率为×100%＝80%。根据两个反应的化学计量数可知，平衡时，n(CO2)＝5 mol－4 mol＝1 mol，n(H2)＝9 mol－(2×3)mol－2 mol＝1 mol，n(H2O)＝2 mol＋2 mol＝4 mol，混合气体总物质的量为1 mol＋1 mol＋2 mol＋2 mol＋4 mol＝10 mol，故反应ⅰ的Kx＝＝800。③若CO的选择性位于p、q两点，p点生成CO更多，故反应ⅱ的逆反应速率：v逆(p)＞v逆(q)。 答案　(1)－201.4　小于　(2)274.4 (3)H2　In2O3　催化剂活化点位减少，吸附反应物能力减弱，甲醇产率下降或水蒸气过多，平衡逆向移动，甲醇产率下降或有水参与的反应历程，活化能较小，反应速率加快，甲醇产率上升 (4)①x　②80%　800　③＞ 4．(2025·四川省乐山市模拟)硫酰氯(SO2Cl2)是重要的化工原料，可通过SO2和Cl2反应制备。 (1)已知：SO2(g)＋Cl2(g)⥫⥬SO2Cl2(l)　ΔH1＝－97.3 kJ/mol SO2Cl2(g)⥫⥬SO2Cl2(l)　ΔH2＝－29.7 kJ/mol 则SO2(g)＋Cl2(g)⥫⥬SO2Cl2(g)的ΔH＝______kJ/mol，该反应________(填“高温”“低温”或“任意温度”)自发。 (2)在恒容密闭容器中，按不同投料比充入SO2(g)和Cl2(g)，在催化条件下发生反应生成SO2Cl2(g)。T1温度下达平衡时，Δp随投料比的变化如下图所示。 已知：Δp＝p0(初始)－p(平衡)：本题中p0＝240 kPa。 ①a点，Cl2(g)的分压为________kPa。 ②T1温度下，Kp＝________kPa-1。 ③若T2>T1且n(SO2)∶n(Cl2)≥1∶1时，请在图中画出Δp在T2温度下随进料比变化的大致图像。 (3)硫酰氯对甲苯进行气相催化氯化的反应机理如下图所示。为催化剂表面的催化活性位点。 ①催化氯化甲苯的总反应方程式为________________________________________ ________________________________________________________________________。 ②过程ⅲ__________(填“吸热”或“放热”)，理由是________________________ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 解析　(1)将SO2(g)＋Cl2(g)⥫⥬SO2Cl2(l)　ΔH1＝－97.3 kJ·mol-1定义为反应Ⅰ；将SO2Cl2(g)⥫⥬SO2Cl2(l)　ΔH2＝－29.7 kJ·mol-1定义为反应Ⅱ；则反应SO2(g)＋Cl2(g)⥫⥬SO2Cl2(g)可看作为反应Ⅰ－反应Ⅱ，则ΔH＝ΔH1－ΔH2＝－97.3 kJ·mol-1－(－29.7 kJ·mol-1)＝－67.6 kJ·mol-1；根据ΔG＝ΔH－TΔS<0能自发，该反应的ΔH<0、ΔS<0，要使ΔG<0，则需要低温条件。 (2)①a点，Δp＝60 kPa，根据Δp＝p0(起始)－p(平衡)，得到p(平衡)＝p0－Δp＝(240－60)kPa＝180 kPa，此时＝0.5＝，设起始时n(SO2)＝1 mol，n(Cl2)＝2 mol，转化的n(SO2)＝x mol，列三段式： 　 　　 　SO2(g)＋Cl2(g)⥫⥬SO2Cl2(g) 起始量(mol)　　1　　 　2　　　　0 转化量(mol) x x x 平衡量(mol) 1－x 2－x x 由压强关系＝，解得x＝0.75 mol，平衡后的气体总物质的量为n总＝3－x＝3－0.75＝2.25 mol，则Cl2(g)的分压为p(Cl2)＝×180 kPa＝×180 kPa＝100 kPa； ②T1温度下，用平衡分压来表示的平衡常数为Kp＝＝＝0.03 kPa-1； ③根据图中曲线变化趋势，当n(SO2)∶n(Cl2)＝1∶1，Δp值最大，当其中一种过量时，此时的Δp值反而减小，因此若T2>T1，因ΔH<0，平衡左移，Δp值减小，且n(SO2)∶n(Cl2)≥1∶1，则得到的新曲线应在原曲线的下端，起点位置在1.0，最后得到的Δp在T2温度下随进料比变化的大致图像为 。 (3)①根据催化转化机理图，在催化剂的作用下，SO2Cl2与甲苯反应后得到的产物有HCl、SO2、，则催化氯化甲苯的总反应方程式为。②过程ⅲ的反应为：―→＋H＋，整个过程中中大π键被破坏，结构不稳定，能量高，转化为ClCH3后恢复了大π键，结构稳定，能量低，转化过程中放出热量。 答案　(1)－67.6　低温 (2)①100　②0.03 ③ (起点必须在横坐标为1.0的网格线，曲线在原曲线下方) (3)①＋SO2Cl2＋SO2＋HCl ②放热　中大π键被破坏，结构不稳定，能量高，转化为后恢复了大π键，结构稳定，能量低 学科网（北京）股份有限公司 $