2019年高考化学三轮复习主观题押题练：主观题28题--原理综合题

主观题28题原理综合题1．甲醇是重要的化工原料，又可作为燃料。工业上利用合成气(主要成分为CO、CO2和H2)在催化剂的作用下合成甲醇，发生的主反应如下：①CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)△H1；②CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)△H=－58kJ/mol；③CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g)△H=+41kJ/mol。回答下列问题：（1）已知反应①中相关的化学键键能数据如下表：化学键H—HC－OC≡OH－OC—HE/(kJ·mol－1)4363431076465x则x=___________。（2）合成气组成n(H2)/n(CO+CO2)=2.60时，体系中的CO平衡转化率(α)与温度和压强的关系如图甲所示。α(CO)值随温度升高而___________(填“增大”或“减小”)，其原因是_____；图中的压强由大到小为___________，其判断理由是_____________。（3）若将1molCO2和2molH2充入容积为2L的恒容密闭容器中，在两种不同温度下发生反应②。测得CH3OH的物质的量随时间的变化如图所示。①曲线I、Ⅱ对应的平衡常数大小关系为K1___________KⅡ(填“＞”“=”或“＜”)。②一定温度下，下列能判断该反应达到化学平衡状态的是___________(填序号)。a．容器中压强不变b．甲醇和水蒸气的体积比保持不变c．v正(H2)=3v逆(CH3OH)d．2个C=0断裂的同时有6个H－H断裂③若5min后反应达到平衡状态，H2的转化率为90%，则用CO2表示的平均反应速率为____，该温度下的平衡常数为___________；若容器容积不变，下列措施可增加甲醇产率的是___________。(填序号)。a．缩小反应容器的容积b．使用合适的催化剂c．充入Hed．按原比例再充入CO2和H21【答案】（1）413（2）减小反应①为放热反应，温度升高，平衡逆向移动①的正反应为气体总分子数减小的反应，温度一定时，增大压强，平衡正向移动，CO的平衡转化率增大，而反应③为气体总分子数不变的反应，产生CO的量不受压强的影响，因此增大压强时，CO的转化率提高（3）ac0.06mol/（L·min）450ad【解析】（1）根据盖斯定律：②-③=①可得①，故△H1=△H2-△H3=-58kJ·mol−1-（+41kJ·mol−1）=-99kJ·mol−1，由反应热=反应物总键能-生成物总键能可得-99kJ·mol−1=（1076kJ·mol−1+2436kJ·mol−1）-（3x+343+465）kJ·mol−1，解得x=413kJ·mol−1，故答案为：413；（2）由图可知，压强一定时，随温度的升高，CO的转化率减小，反应①正反应为放热反应，升高温度，平衡向逆反应方向移动，平衡体系中CO的量增大，反应③为吸热反应，升高温度，平衡向正反应方向移动，又使平衡体系中CO的增大，总结果，随温度升高，CO的转化率减小；相同温度下，反应③前后气体分子数不变，压强改变不影响其平衡移动，反应①正反应为气体分子数减小的反应，增大压强，有利于平衡向正反应方向移动，CO的转化率增大，故增大压强有利于CO的转化率升高，故压强P3P2P1，故答案为：反应①为放热反应，温度升高，平衡逆向移动；P3P2P1；①的正反应为气体总分子数减小的反应，温度一定时，增大压强，平衡正向移动，CO的平衡转化率增大，而反应③为气体总分子数不变的反应，产生CO的量不受压强的影响，因此增大压强时，CO的转化率提高；（3）①根据题给图象分析可知，T2先达到平衡，则T2T1，由温度升高，平衡逆向移动，平衡常数减小，则K1KⅡ，故答案为：；②a.反应②为气体体积减小的反应，容器中压强不变说明该反应达到化学平衡状态，故正确；b.甲醇和水蒸气均为生成物，无论反应是否达到平衡，甲醇和水蒸气的体积比均保持不变，故错误；c.v正(H2)=3v逆(CH3OH)说明正反应速率等于逆反应速率，说明该反应达到化学平衡状态，故正确；d.2个C=0断裂代表正反应速率，6个H－H断裂也代表正反应速率，不能说明正反应速率等于逆反应速率，不能说明该反应达到化学平衡状态，故错误；故选ac，故答案为：ac；③若5min后反应达到平衡状态，H2的转化率为90%，由此建立如下三段式：CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)起（mol/L）0.5100变（mol/L）0.30.90.30.3平（mol/L）0.20.10.30.3则用CO2表示的平均反应速率为0.3mol/L/5min=0.06mol·(L·min)−1，反应的化学平衡常数K=c(CH3OH)c(H2O)/c(CO2)c3(H2)=0.3mol/L0.3mol/L/(0.2mol/L)(0.1mol/L)3=450；缩小反应容器的容积，增大压强，平衡右移，甲醇产率增大；使用合适的催化剂，平衡不移动，甲醇产率不变；恒容充入He，各物质浓度不变，平衡不移动，甲醇产率不变；按原比例再充入CO2和H2，相当于增大压强增大压强，平衡右移，甲醇产率增大，故选ad，故答案为：0.06mol·(L·min)−1；450；ad。2．(14分)CO2是一种常用的化工原料。Ⅰ.以CO2与NH3为原料可以合成尿素[CO(NH2)2]。合成尿素的反应为2NH3(g)+CO2(g)CO(NH2)2(s)+H2O(g)。（1）在不同温度及不同y值下合成尿素，达到平衡时，氨气转化率的变化情况如图所示。该反应的ΔH________(填“”、“”或“＝”，下同)0，若y表示压强，则y1________y2，若y表示反应开始时的水碳比[n(H2O)n(CO2)]，则y1________y2。（2）T℃时，若向容积为2L的恒容密闭容器中加入3molNH3和1molCO2，达到平衡时，容器内压强为开始时的34。若保持条件不变，再向该容器中加入0.5molCO2和1molH2O，NH3的转化率将________(填“增大”、“减小”或“不变”)。Ⅱ.CO2与H2反应可用于生产甲醇。（3）已知氢气与甲醇的燃烧热分别为285.8kJ·mol−1、726.5kJ·mol−1，则CO2与H2反应产生液态甲醇与液态水的热化学方程式为_____________________________________。（4）如图是某甲醇燃料电池工作的示意图。质子交换膜(只有质子能够通过)左右两侧的溶液均为1L2mol·L−1H2SO4溶液。电极a上发生的电极反应为________________________________________，当电池中有1mole−发生转移时左右两侧溶液的质量之差为________g(假设反应物耗尽，忽略气体的溶解)。2【答案】（1）（2）减小（3）CO2(g)+3H2(g)===CH3OH(l)+H2O(l)ΔH＝－130.9kJ·mol−1（4）CH3OH－6e−+H2O===CO2↑+6H+12【解析】（1）根据题图知，y一定时，降低温度，NH3的转化率增大，平衡正向移动，根据平衡移动原理，降温时平衡向放热反应方向移动，故正反应为放热反应，ΔH0。若y表示压强，y2→y1，NH3的转化率增大，平衡正向移动，根据平衡移动原理，加压时平衡正向移动，故y1y2。根据平衡移动原理，减小水碳比[n(H2O)n(CO2)]，平衡正向移动，NH3的转化率增大，若y表示水碳比，则y1y2。（2）根据2NH3(g)+CO2(g)CO(NH2)2(s)+H2O(g)，设平衡时c(H2O)＝xmol·L−1，则平衡时c(NH3)＝(1.5－2x)mol·L−1、c(CO2)＝(0.5－x)mol·L−1，则(1.5－2x+0.5－x+x)÷(1.5+0.5)＝34，解得x＝0.25，平衡常数K＝0.2512×0.25＝1。若保持条件不变，再向该容器中加入0.5molCO2和1molH2O，此时浓度商Qc＝0.25＋0.512×（0.25＋0.25）＝1.5K，反应向逆反应方向进行，故NH3的转化率将减小。（3）由氢气与甲醇的燃烧热可得：①H2(g)+12O2(g)===H2O(l)ΔH＝－285.8kJ·mol−1、②CH3OH(l)+32O2(g)===CO2(g)+2H2O(l)ΔH＝－726.5kJ·mol−1，根据盖斯定律，由①×3－②，可得：CO2(g)+3H2(g)===CH3OH(l)+H2O(l)ΔH＝(－285.8kJ·mol−1)×3－(－726.5kJ·mol−1)＝－130.9kJ·mol−1。（4）根据题图知，左侧通入甲醇，则电极a为负极，负极上甲醇发生氧化反应转化为CO2，电极反应式为CH3OH－6e−+H2O===CO2↑+6H+，根据电极a的电极反应，有1mole−发生转移时，左侧溶液减少44－326g＝2g，且有1molH+通过质子交换膜进入右侧溶液，左侧溶液质量共减少3g。电极b为正极，正极上O2发生还原反应转化为H2O，电极反应式为O2+4H++4e−===2H2O，根据电极b的电极反应，有1mole−发生转移时，右侧溶液增加的质量为32g4mol×1mol＝8g，因有1molH+转移到右侧溶液，故右侧溶液质量共增加9g，左右两侧溶液的质量之差为12g。3．（14分）乙酸是生物油的主要成分之一，乙酸制氢具有重要意义：热裂解反应CH3COOH(g)→CO(g)+H2(g)△H=+2l3.7KJ·mol－1脱酸基反应CH3COOH(g)→CH4(g)+CO2(g)△H=－33.5KJ·mol－1（1）请写出CO与H2甲烷化的热化学方程式_________________________________。（2）在密闭容器中，利用乙酸制氢，选择的压强为___________(填“较大”或“常压”)。其中温度与气体产率的关系如图：①约650℃之前，脱酸基反应活化能低速率快，故氢气产率低于甲烷；650℃之后氢气产率高于甲烷，理由是随着温度升高后，热裂解反应速率加快，同时______________________。②保持其他条件不变，在乙酸气中掺杂一定量水，氢气产率显著提高而CO的产率下降，请用化学方程式表示：_________________________________。（3）若利用合适的催化剂控制其他的副反应，温度为TK时达到平衡，总压强为PkPa，热裂解反应消耗乙酸20%，脱酸基反应消耗乙酸60%，乙酸体积分数为___________(计算结果保留l位小数)；脱酸基反应的平衡常数Kp为___________kPa(Kp为以分压表示的平衡常数，计算结果保留1位小数)。3【答案】（1）2CO(g)+2H2(g)→CH4(g)+CO2(g)∆H=−247.2KJ·mol−1（2）常压热裂解反应正向移动，而脱酸基反应逆向移动，故氢气产率高于甲烷CO(g)+H2O(g)=H2(g)+CO2(g)（3）9.1%0.8P【解析】（1）由盖斯定律计算：①热裂解反应CH3COOH(g)→CO(g)+H2(g)△H=+2l3.7KJ·mol−1，②脱酸基反应CH3COOH(g)→CH4(g)+CO2(g)△H=－33.5KJ·mol−1，②-①得：CO与H2甲烷化的热化学方程式2CO(g)+2H2(g)→CH4(g)+CO2(g)∆H=−247.2KJ·mol−1；（2）在密闭容器中，利用乙酸制氢，CH3COOH(g)→CO(g)+H2(g)，反应为气体体积增大的反应，选择的压强为常压。①热裂解反应CH3COOH(g)→CO(g)+H2(g)是吸热反应，热裂解反应正向移动，脱酸基反应CH3COOH(g)→CH4(g)+CO2(g)是放热反应，而脱酸基反应逆向移动。650℃之后氢气产率高于甲烷，理由是随着温度升高后，热裂解反应速率加快，同时①热裂解反应正向移动，而脱酸基反应逆向移动，故氢气产率高于甲烷。②CO能与水蒸反应生成二氧化碳和氢气，在乙酸气中掺杂一定量水，