1.5 高考大题·整体突破——反应原理综合（Word教参）-【正禾一本通】2026年高考化学二轮专题复习高效讲义（双选版）

高考大题·整体突破——反应原理综合　►对应学生用书P79 　　　　　　　真题精研 1.(2025·黑吉辽蒙高考节选)乙二醇是一种重要化工原料，以合成气 (CO、H2)为原料合成乙二醇具有重要意义。 Ⅰ.直接合成法：2CO(g)＋3H2(g)HOCH2CH2OH(g)，不同温度下平衡常数如表所示。 温度 298 K 355 K 400 K 平衡常数 6.5×104 1.0 1.3×10-3 (1)该反应的ΔH________0(填“>”或“<”)。 (2)实验表明，在500 K时，即使压强(34 MPa)很高乙二醇产率(7%)也很低，可能的原因是________________________________________________________ _____________________________________________________(答出1条即可)。 Ⅱ.间接合成法：用合成气和O2制备的DMO合成乙二醇，发生如下3个均放热的连续反应，其中MG生成乙二醇的反应为可逆反应。 (3)在2 MPa、Cu/SiO2催化、固定流速条件下，发生上述反应，初始氢酯比＝52.4，出口处检测到DMO的实际转化率及MG、乙二醇、乙醇的选择性随温度的变化曲线如图所示[某物质的选择性＝×100%]。 ①已知曲线Ⅱ表示乙二醇的选择性，则曲线________(填图中标号，下同)表示DMO的转化率，曲线________表示MG的选择性。 ②有利于提高A点DMO转化率的措施有________(填标号)。 A．降低温度 B．增大压强 C．减小初始氢酯比 D．延长原料与催化剂的接触时间 ③483 K时，出口处的值为______(精确至0.01)。 ④A点反应MG(g)＋2H2(g)⥫⥬HOCH2CH2OH(g)＋CH3OH(g)的浓度商Qx＝________(用物质的量分数代替浓度计算，精确至0.001)。 解析：(3)①根据间接合成法的3个连续反应可知，消耗的DMO的物质的量等于三种产物MG、乙二醇、乙醇的物质的量之和，根据物质选择性的定义，图中三种物质在任一温度下的选择性之和为100%，故曲线Ⅰ表示DMO的转化率。由于三个反应为连续反应，随着温度升高，反应速率不断增大，体系中的物质会不断向最终产物乙醇转化，因此选择性随温度升高而不断升高的曲线Ⅲ表示乙醇的选择性，曲线Ⅳ表示MG的选择性。②由于DMO→MG为不可逆反应，因此要提高A点DMO转化率，可通过提高其反应速率或延长反应时间的方法来达到。降低温度会降低反应速率，A项错误；增大压强可提高反应速率，B项正确；减小初始氢酯比相当于增大DMO的含量，不能提高DMO的转化率，C项错误；延长原料与催化剂的接触时间相当于延长反应时间，D项正确。③设DMO初始投入量为1 mol，483 K时，DMO的转化率为99%，则三种产物的物质的量之和为0.99 mol，此时n(DMO)＝0.01 mol；483 K时乙醇的选择性为2%，则n(乙醇)＝0.99 mol×2%＝0.019 8 mol，故＝＝1.98。④设DMO初始投入量为1 mol，根据初始氢酯比＝52.4，则初始投入52.4 mol H2，A点没有生成乙醇，只涉及前两个反应：DMO＋2H2===MG＋CH3OH、MG＋2H2⥫⥬HOCH2CH2OH＋CH3OH，设A点处两个反应分别消耗了x mol DMO、y mol MG，A点时各物质的物质的量为n(DMO)＝(1－x)mol，n(H2)＝(52.4－2x－2y)mol，n(MG)＝(x－y)mol，n(HOCH2CH2OH)＝y mol，n(CH3OH)＝(x＋y)mol，根据A点DMO的转化率为80%可知x＝0.8；根据A点乙二醇和MG的选择性均为50%可知二者物质的量相同，即x－y＝y，将x＝0.8代入得y＝0.4，则n(DMO)＝0.2 mol，A点时，n(H2)＝50 mol，n(MG)＝0.4 mol，n(HOCH2CH2OH)＝0.4 mol，n(CH3OH)＝1.2 mol，n总＝52.2 mol，故题给反应的Qx＝＝＝≈0.025。 答案：(1)<　(2)平衡常数太小(或催化剂失活)　(3)①Ⅰ　Ⅳ　②BD　③1.98　④0.025 2．(2025·河北高考)乙二醇(EG)是一种重要的基础化工原料，可通过石油化工和煤化工等工业路线合成。 (1)石油化工路线中，环氧乙烷(EO)水合工艺是一种成熟的乙二醇生产方法，环氧乙烷和水反应生成乙二醇，伴随生成二乙二醇(DEG)的副反应。 主反应：EO(aq)＋H2O(l)===EG(aq) ΔH＜0 副反应：EO(aq)＋EG(aq)===DEG(aq) 体系中环氧乙烷初始浓度为1.5 mol·L-1，恒温下反应30 min，环氧乙烷完全转化，产物中n(EG)∶n(DEG)＝10∶1。 ①0～30 min内，v总(EO)＝________mol·L-1·min-1。 ②下列说法正确的是________(填序号)。 a．主反应中，生成物总能量高于反应物总能量 b．0～30 min内，v总(EO)＝v总(EG) c．0～30 min内，v主(EG)∶v副(DEG)＝11∶1 d．选择适当催化剂可提高乙二醇的最终产率 (2)煤化工路线中，利用合成气直接合成乙二醇，原子利用率可达100%，具有广阔的发展前景。反应如下： 2CO(g)＋3H2(g)⥫⥬HOCH2CH2OH(g) ΔH 按化学计量比进料，固定平衡转化率α，探究温度与压强的关系。α分别为0.4、0.5和0.6时，温度与压强的关系如图： ①代表α＝0.6的曲线为________(填“L1”“L2”或“L3”)；原因是____________ ___________________________________________________________。 ②ΔH________0(填“>”“<”或“＝”)。 ③已知：反应aA(g)＋bB(g)⥫⥬yY(g)＋zZ(g)，Kx＝，x为组分的物质的量分数。 M、N两点对应的体系，Kx(M)________Kx(N)(填“>”“<”或“＝”)，D点对应体系的Kx的值为________。 ④已知：反应aA(g)＋bB(g)⥫⥬yY(g)＋zZ(g)，Kp＝，p为组分的分压。调整进料比为n(CO)∶n(H2)＝m∶3，系统压强维持p0 MPa，使α(H2)＝0.75，此时Kp＝________MPa-4(用含有m和p0的代数式表示)。 解析：(2)①由题目信息知，该反应为气体分子数减小的反应，同一温度下，增大压强，平衡正向移动，则α增大，故L1、L2、L3分别代表α＝0.6、0.5、0.4的曲线。②由图可知，压强相等时，温度越高则对应的平衡转化率α越小，即平衡逆向移动，故该反应为放热反应，ΔH<0。③M、N两点对应平衡转化率相等，则平衡时各组分物质的量分数均相等，故Kx(M)＝Kx(N)；D点对应的平衡转化率为0.5，根据题给信息知，该反应按化学计量比进料，设起始加入2 mol CO、3 mol H2，列三段式： 　 　 　　　2CO(g)＋3H2(g)⥫⥬HOCH2CH2OH(g) 起始量/mol 2 3 　0 转化量/mol 1 1.5 　0.5 平衡量/mol 1 1.5 　0.5 平衡时x(CO)＝、x(H2)＝、x(HOCH2CH2OH)＝，则D点对应体系的Kx＝＝12。④设在该条件下，起始时加入m mol CO和3 mol H2，α(H2)＝0.75，则H2转化了2.25 mol，由此列三段式： 2CO(g) ＋ 3H2(g) ⥫⥬ HOCH2CH2OH(g) m 3 0 1.5 2.25 0.75 m－1.5 0.75 0.75 平衡时，x(CO)＝、x(H2)＝、x(HOCH2CH2OH)＝，则Kp＝ MPa-4＝ MPa-4。 答案：(1)①0.05　②cd　(2)①L1　该反应为气体分子数减小的反应，温度相同时，增大压强，平衡正向移动，固定平衡转化率增大　②<　③＝　12　④ 　　　　　　　模拟预测 (2025·河南名校二模联考)实现“碳达峰、碳中和”目标之一是有效固定和利用碳。以CO2为原料合成CH3OH和CH3OCH3的有关反应如下： ⅰ.CO2(g)＋3H2(g)⥫⥬CH3OH(g)＋H2O(g)　ΔH1＝－49.0 kJ·mol-1 ⅱ.2CH3OH(g)⥫⥬CH3OCH3(g)＋H2O(g)　ΔH2＝－25.0 kJ·mol-1 ⅲ.CO2(g)＋H2(g)⥫⥬CO(g)＋H2O(g)　ΔH3＝＋41.2 kJ·mol-1 回答下列问题： (1)2CO2(g)＋6H2(g)⥫⥬CH3OCH3(g)＋3H2O(g)　ΔH＝________ kJ·mol-1。 (2)在某催化剂作用下，CO2还原制备CH3OH的反应历程如图所示。 决速步的基元反应式为______________________________________________ _________________________________________________________。 (3)一定温度下，在刚性密闭容器中投入1 mol CO2和1 mol H2合成CH3OH，仅发生反应ⅰ。下列情况表明，可逆反应一定达到平衡状态的是________(填字母)。 A．气体密度不随时间变化 B．气体总压强不随时间变化 C．CO2体积分数不随时间变化 D．平均摩尔质量不随时间变化 (4)在催化剂作用下，密闭容器发生反应ⅰ和ⅱ，实验测得温度与平衡体系中甲醇、甲醚物质的量分数关系如图所示。 温度低于600 K时，CH3OH物质的量分数变化可能的原因是_______________________________________________________； 一定温度下，增大压强，CH3OCH3的物质的量分数________(填“增大”“减小”或“不变”)。 (5)在5 MPa下，CO2和H2按体积比1∶3进行投料，只发生反应ⅰ和ⅲ。平衡体系中，CO和CH3OH在含碳产物中的物质的量分数及CO2转化率随温度变化如图所示。 ①乙代表________(填化学式)。150～400 ℃内，随着温度升高，H2O的平衡产量变化趋势是________。 ②270 ℃时，CH3OH的分压为________ MPa(保留2位有效数字，下同)，反应ⅲ的平衡常数Kp为________(用分压表示的平衡常数，分压＝总压×物质的量分数)。 解析：(3)A.刚性密闭容器体积不变，气体总质量始终不变，密度始终不变，气体密度不随时间变化不能说明反应达到平衡状态；B.建立平衡的过程中气体总物质的量减小，气体总压强减小，总压强不变时达到平衡；C.根据反应式CO2(g)＋3H2(g)⥫⥬CH3OH(g)＋H2O(g)，假设某时刻二氧化碳的转化量为x mol，剩余(1－x) mol，氢气的转化量为3x mol，剩余(1－3x) mol，甲醇生成x mol，水蒸气生成x mol，代入数据计算：CO2在任意时刻体积分数均为×100%＝50%，二氧化碳体积分数不随时间变化不能说明反应达到平衡状态；D.平均摩尔质量等于质量与物质的量之比，建立平衡的过程中平均摩尔质量是变量，平均摩尔质量不变时达到平衡。 (4)反应ⅰ的正反应是气体分子数减小的反应，反应ⅱ是气体分子数相等的反应，增大压强，反应ⅰ正向移动，CH3OH浓度增大，促进反应ⅱ正向移动，故甲醚的物质的量分数增大。 (5)①根据反应可知，反应ⅰ是放热反应，反应ⅲ是吸热反应，升温，反应ⅰ逆向移动，CH3OH量减小；反应ⅲ正向移动，CO量增大，故甲代表CH3OH，乙代表CO，在反应ⅰ和ⅲ中反应的CO2和生成的H2O的物质的量之比为1∶1，故在该温度区间内水的量先减少后增加。②设投料1 mol CO2和3 mol H2，a、b点对应温度相等，都为270 ℃，270 ℃平衡体系中，n(CO2)＝1 mol×(1－24%)＝0.76 mol，n(CO)＝n(CH3OH)＝1 mol×24%×50%＝0.12 mol，n(H2O)＝0.24 mol，根据H守恒，n(H2)＝3 mol－0.24 mol－0.24 mol＝2.52 mol，气体总物质的量为3.76 mol；p(CO)＝p(CH3OH)＝5 MPa×＝5× MPa≈0.16 MPa，p(H2O)＝5× MPa，p(CO2)＝5 MPa×＝5× MPa，p(H2)＝5 MPa×＝5× MPa；反应ⅲ平衡常数Kp＝≈1.5×10-2。 答案：(1)－123　(2)HCOO*＋H*===HCOOH*　(3)BD (4)温度对反应ⅱ的影响大于反应ⅰ　增大 (5)①CO　先减少后增加　②0.16　1.5×10-2 学科网（北京）股份有限公司 $