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1、2018 年高考化学经典模拟题专题汇编：化学反应中能量、速率及平衡 1 / 16 化学反应中能量、速率及平衡 1甲醇是重要的化工原料。在催化剂的作用下，利用合成气(主要成分为CO、CO2和 H2)合成甲醇的主要化学反应 如下： CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)H1 CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)H2=-58 kJ mol -1 CO2(g)+H2(g) CO(g)+H2O(g)H3 请回答下列问题： （1）化学反应热H=生成物标准生成热总和- 反应物标准生成热总和。已知四种物质的标准生成热如下表： 物质CO(g)CO2(g) H2(g)CH3OH(g) 标准生
2、成热 (kJ mol -1 )-110.52-393.510-201.25 计算 H1=_ kJ mol -1 。 H3_ 0 (填“ =”“” 或“ ”)。 （2） 当合成气的组成比n(H2) /n(CO+CO2)=2.60 时， 体系中 CO 的平衡转化率( )与温度和压强的关系如图所示： (CO) 随温度升高而_(填“ 增大 ” 或 “ 减小 ”)。 图中 p1、p2、p3的大小关系为_，判断的理由是_。 （3）在一定条件下由甲醇可以制备甲醚。一定温度下，在三个体积均为1 L 的恒容密闭容器中发生反应： 2CH3OH(g)CH3OCH3(g)+H2O(g) ，实验数据见下表： 编号温度
3、/ 起始物质的量/mol平衡物质的量/mol CH3OH(g)CH3OCH3(g)H2O(g)CH3OCH3(g)H2O(g) a3870.20 0来源 :学.科. 网 Z.X.X.K 0.080.08 b3870.400 2018 年高考化学经典模拟题专题汇编：化学反应中能量、速率及平衡 2 / 16 c270.2000.090.09 下列说法正确的是_。 A该反应的正反应是放热反应 B平衡时容器a中 CH3OH 的体积分数比容器b 中的小 C若 a是容积为1 L 的绝热容器，则平衡时a中 CH3OH 的转化率增大 D若起始时向容器a 中充入 0.15molCH3OH(g) 、0.15mol
4、CH3OCH3(g)和 0.1molH2O(g)，则反应向正反应方 向进行 （4）直接甲醇燃料电池 （Direct Methanol Fuel Cell ， DMFC ）属于质子交换膜燃料电池，其工作原理如图所示： c 处通入的气体是_。 负极的电极反应式是_ 。 【答案】-90.73 减小p1p2p3 相同温度下，反应是气体分子数不变的反应，改变压强平衡不移动。 反应的正反应是气体分子数减小的反应，增大压强平衡向正反应方向移动，CO 的转化率增大。AD O2 CH3OH+H2O6e =CO 2+6H + 学科 .网 2甲醇是一种可再生能源，具有广泛的开发和应用前景。 （1）己知在常温常压下反
5、应的热化学方程式： CO(g) 2H2(g)CH3OH(g) H1=-90 kJ mol -1 CO(g) H2O(g)= CO2(g) +H2(g) H2=-41 kJ mol -1 写出由二氧化碳、氢气制备甲醇的热化学方程式_； （2）在一定条件下，某密闭容器中进行上述二氧化碳与氢气制备甲醇的反应，反应过程中部分数据如下表： 反应条件反应时间CO2(mol)H2(mol)CH3OH(mol)H2O(mol) 恒温恒容 (T1、 2L) Omin2600 10min4.5 20min1 2018 年高考化学经典模拟题专题汇编：化学反应中能量、速率及平衡 3 / 16 30min1 0? l0
6、min 内，用 H2O(g)表示的化学反应速率v(H2O)=_mol/(L s) 达到平衡时，该反应的平衡常数K=_( 用分数表示 )，平衡时H2的转化率是 _。 在其它条件不变的情况下，若 30min 时改变温度为T2， 此时 H2的物质的量为3.2mol， 则 T1_T2(填“ ”、 “ ”或“ =”)，理由是 _。在其他条件不变的情况下，若30min 时向容器中再充入lmolCO2 (g)和 lmolH2O (g)，则平衡 _移动（填 “ 正向 ” 、“ 逆向 ” 或“ 不”)。 （3）以甲醇为燃料的新型燃料电池，正极通入O2，负极通入甲醇，在酸性溶液中甲醇与氧作用生成水和二氧 化碳。
7、负极的电极反应式是_； 若以该燃料电池作为电源，用石墨作电极电解500mL 饱和食盐水，当两极共收集到标准状况下的气体 1.12L (不考虑气体的溶解)时，所得溶液的pH=_ ( 假设反应前后溶液体积不变）。 【答案】CO2(g)3H2(g)=CH 3OH(g) H2O(g)H2=-49 kJ mol -1 1.5 4/27 50% T1T2反应放热，升高温度， 平衡逆向移动不CH3OH+H2O-6e-=CO2+6H + 13 3对温室气体二氧化碳的研究一直是科技界关注的重点。 I在催化剂存在下用H2还原 CO2是解决温室效应的重要手段之一，相关反应如下： 主反应： CO2(g)+4H2(g)
8、=CH 4(g)+2H2O(g) H1 副反应： CO2(g)+H2(g)=CO(g)+H2O(g) H2=+41.2kJ/mol 已知 H2和 CH4的燃烧热分别为 -285.5kJ mol -1和-890.0kJ mol-1 H2O(l)=H2O(g) H=44 kJ mol -1 （1） H1=_kJ mo l -1。 （2）有利于提高CH4平衡产率的反应条件是（至少写两条）_。工业上提高甲烷反应选择性的关键因 素是 _。 （3）T时，若在体积恒为2L 的密闭容器中同时发生上述反应，将物质的量之和为5mol 的 H2和 CO2以不同 的投料比进行反应，结果如图所示。若a、b 表示反应物的
9、转化率，则表示H2转化率的是 _，c、d 分 别表示 CH4(g)和 CO(g)的体积分数，由图可知 2 2 n H n CO =_时，甲烷产率最高。若该条件下CO 的产 率趋于 0，则 T时的平衡常数K=_ 。 2018 年高考化学经典模拟题专题汇编：化学反应中能量、速率及平衡 4 / 16 II. 溶于海水的CO295%以 HCO3-形式存在。在海洋中，通过如下左图钙化作用实现碳自净。 （4）写出写出钙化作用的离子方程式_。 （5）电解完成后，a 室的pH 值_（“ 变大 ” 、“ 变小 ” 或“ 几乎不变 ”)；其间b 室发生反应的离子方程式为 _。 【答案】 -164.0 降低温度，增
10、大压强催化剂b 4 100 2HCO3-+Ca2+=CaCO3 +CO2 +H2O 几乎不变H+ HCO3-= CO2 +H2O 4 大气中 CO2含量的增加会加剧温室效应，为减少其排放， 需将工业生产中产生的CO2分离出来进行储存和利用。 （1） CO2与 NH3反应可合成化肥尿素 化学式为 CO(NH2)2，反应 2NH3(g)CO2(g)CO(NH2)2(l)H2O(g) 在 合成塔中进行。 下如图中、 、三条曲线为合成塔中按不同氨碳比n(NH3)/n(CO2)和水碳比 n(H2O)/n(CO2) 投料时二氧化碳转化率的情况。 曲线、水碳比的数值范围分别为0.6 0.7、11.1 和 1
11、.5 1.61，则生产中应选用水碳比的数值 范围为 _。 请推测生产中氨碳比控制在4.0 左右还是控制在4.5 左右比较适宜，并简述你的理由_ 。 （2） CO2与 H2也可用于合成甲醇： CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)。在体积可变的恒压密闭容器中，该 反应在不同温度、不同投料比时，CO2的平衡转化率如图所示。 2018 年高考化学经典模拟题专题汇编：化学反应中能量、速率及平衡 5 / 16 该反应的化学平衡常数的表达式为_。 该反应的 ?S_0，?H_0（填 “ ” 或“ ” ） 。 700K 投料比 n(H2)/n(CO2) = 2 时， H2的平衡转化率为 _。
12、 （3） 固体氧化物电解池(SOEC)用于高温电解CO2/H2O， 既可高效制备合成气 (COH2)， 又可实现CO2的减排， 其工作原理如下如图。 在 c 极上反应分两步进行：首先水电解产生氢气，然后氢气与CO2反应产生 CO。写出电极c 上发生的 电极反应式： _。 若电解得到的1:1 的合成气 (COH2)，则通入的CO2和 H2O 物质的量比值为_。 （4）以 TiO2/Cu2Al2O4为催化剂， 可以将 CO2和 CH4直接转化成乙酸。在不同温度下催化剂的催化效率与乙酸 的生成速率的关系见如图。如何解释如图中250-400时温度升高与乙酸的生成速率变化的关系？ _。 【答案】0.60
13、.7 4.0 比较适宜；氨碳比在4.5 时， NH3的量增大较多，而 CO2转化率增加不大，提高了生产成 本45% H2O+2e-= H2+O 2- 11 在 250-300过程中，催化剂是影响速 率的主要因素，催化剂的催化效率降低，导致反应速率也降低；而在300-400时，催化效率低且变化程度较 小，但反应速率增加较明显，因此该过程中温度是影响速率的主要因素，温度越高，反应速率越大学科 %网 5 I工业上有一种用CO2来生产甲醇燃料的方法：CO2(g)+3H2(g) CH3OH(g)+H2O(g) H= -49.0 kJ mol -1 将 6 mol CO2和 8 mol H2充入 2 L
14、的密闭容器中， 测得 H2的物质的量随时间变化如图所示(实线 )。 图中数据 c(8， 2)表示：在8 min 时 H2的物质的量是2 mol。 （1） c 点正反应速率 _(填“ 大于 ”“等于 ” 或“ 小于 ”)逆反应速率。其化学平衡常数K=_ （2）仅改变某一实验条件再进行两次实验测得H2的物质的量随时间变化如图中虚线所示。曲线I 对应的实验 条件改变是 _ 2018 年高考化学经典模拟题专题汇编：化学反应中能量、速率及平衡 6 / 16 （3）若体积不变再充入3molCO2和 4 mol H2,则 H2O(g)的体积分数 _ （填 “ 增大 ”“不变 ” 或“ 减小 ” ） 某实验小
15、组欲探究I-被空气中O2氧化的反应速率与温度的关系，现有 1molL 的 KI 溶液、 0.1mol/L 的 H2SO4溶液、淀粉溶液,则实验时这几种试剂的加入顺序为：KI 溶液、 _；反应的离子方程 式为 _ 粗镍样品中含Fe、Zn、Ag、Cu 等四种金属杂质，为获得高纯度的镍，某兴趣小组同学拟用铅蓄电池为电 源，粗镍及石墨为电极，电解硝酸镍溶液对粗镍进行提纯。（已知，氧化性：Fe2+Ni 2+Cu2+） （1）电解结束后，阳极附近产生的沉淀物的主要成分为_(填化学式 )。 （2）若按上图所示连接对铅蓄电池进行充电。 总反应： Pb PbO2 2H2SO4 2PbSO4 2H2O，充电一段时间后， B 电极上的电极反应式为 _
