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1、2022届高三化学备考一轮复习考点突破 化学反应原理大题测试题（一）【原卷】一、填空题（共8题）1.甲烷催化裂解、氧气部分氧化和水煤气重整是目前制氢的常用方法。回答下列问题：（1）甲烷隔绝空气分解，部分反应如下：.反应的_（填“”或“”或“”或“0图2中a、b、c、d四条曲线中的两条代表压强分别为1MPa、2MPa时甲烷含量曲线,其中表示1MPa的是_(填字母)。在实际生产中采用图中M点而不是N点对应的反应条件,运用化学反应速率和平衡知识,同时考虑实际生产,说明选择该反应条件的主要原因是_。（3）.利用CH4、CO2在一定条件下重整的技术可得到富含CO的气体,在能源和环境上具有双重重大意义。重
2、整过程中的催化转化原题如图所示:则:过程中第二步反应的化学方程式为_已知:CH4(g)+H2O(g)=CO(g)+3H2(g) H=+206.2kJ/molCH4(g)+2H2O(g)= CO2(g)+4H2(g) H=+158.6kJ/mol该技术总反应的热化学方程式为_。3.氢气是热量高、无污染的燃料，天然气储量丰富是理想的制氢原料，研究甲烷制氢具有重要的理论和现实意义。（1）甲烷水蒸汽重整制氢：，温度1200k，压强0.2Mpa，水碳起始物质的量之比3:1，达到平衡时氢气的物质的量分数为0.3,甲烷转化率为_，Kp=_。理论上近似水碳比为_，氢气的物质的量分数将达到最大。 （2）将甲烷水
3、蒸汽重整和甲烷氧化重整两种方法结合，理论上按照空气、甲烷、水蒸汽约15:7：1体积比进料（空气中氧气体积分数约为0.2），可以实现反应器中能量自给（不需要补充热量）。甲烷氧化重整制氢：_。实际生产中，空气、甲烷、水蒸汽按照约1:1:2体积比进料，增加水蒸气的作用是_，还能发生_（用化学方程式表示）反应，从而获得更多的氢气。（3）甲烷水蒸汽重整过程中，温度1000K,原料气以通入容积为1L镍基催化反应器中，2-5s甲烷质量分数由7.32%变为5.32%，用甲烷表示2-5s的反应速率为_ ,随着反应的进行反应速率会急速下降，可能的原因是甲烷等高温不稳定，造成_。有人提出将甲烷水蒸汽重整和甲烷氧化重
4、整两种方法结合则能解决这个问题，原因是_。4.乙烷裂解制乙烯具有成本低.收率高、投资少、污染小等优点。目前裂解方法有电催化、光催化裂解、直接裂解、氧气或二氧化碳氧化乙烷裂解等。回答下列问题：（1）乙烷直接裂解时温度、压强及平衡转化率的关系如图所示：反应的_（填“”或“”，下同）0，_。时，将乙烷与氦气的混合气体（乙烷的物质的量分数为）通入一密闭容器中发生反应。平衡时容器压强为，此时乙烷的平衡转化率为，则乙烯的平衡分压为_，反应的平衡常数_（用分压表示，分压总压物质的量分数）。（2）已知乙烷直接裂解、氧化裂解和氧化裂解反应如下：（） （） （） 反应的_（用含和的代数式表示）。反应（）、（）的平
5、衡常数分别为、，则反应的平衡常数为_（用含、的代数式表示）。在时发生反应（），乙烷的转化率、乙烯的选择性和收率随投料比的变化关系如图所示：控制，而不采用选择性更高的，除可防止积碳外，另一原因是_；时，越小，乙烷的转化率越大，乙烯的选择性和收率越小的原因是_。5.回答下列问题：(1)甲烷或二氰甲烷分别与硫黄反应可制取，已知：天然气法：二氯甲烷法：则_(用和表示)。(2)已知： 则反应_。(3)工业上制取有多种方法，如：甲烷和水蒸气催化重整制高纯氢时，初始反应的生成物为和，其物质的量之比为4:1，则该反应的热化学方程式为_。6.甲烷催化裂解是工业上制备乙炔的方法之一。回答下列问题：（1）已知： 则
6、 _。（2）某科研小组尝试利用固体表面催化工艺进行的裂解。 若用和分别表示、和固体催化剂，在固体催化剂表面的裂解过程如图1所示。从吸附到解吸的过程中，能量状态最低的是_(填字母)。 在恒容密闭容器中充入a mol甲烷，测得单位时间内在固体催化剂表面的转化率与温度(t)的关系如图2所示，后的转化率突减的原因可能是_。 （3） 甲烷分解体系中几种气体的平衡分压(p，单位为Pa)与温度(t，单位为)的关系如图3所示。 时，向V L恒容密闭容器中充入0.12 mol ，只发生反应，达到平衡时，测得，的平衡转化率为_。(保留3位有效数字)若改变温度至 ，以0.01 的平均速率增多，则_(填)。 在图3中
7、， 时，化学反应的压强平衡常数_。（4）工业上，以石墨为电极，电解亚铁氰化钾溶液可以制备铁氰化钾，可用于检验，阳极的电极反应式为_。（5）设计如上图4实验探究牺牲阳极的阴极保护法原理。操作现象(i)取铁极附近的溶液于试管中，滴加铁氰化钾溶液无明显现象(ii)在U形管铁极附近滴加铁氰化钾溶液产生蓝色沉淀得出结论： 锌 保护铁；（填“能”或“不能”） 产生蓝色沉淀可以得出铁被铁氰化钾氧化生成 。7.氢气是重要的工业原料，在石油化工、冶金工业、航空航天等方面有着广泛应用。回答下列问题：（1）我国化学家研究发现，在新型复合材料催化剂（的作用下，利用太阳能可高效光分解水制，光解原理如图所示。（已知过程中
8、的水均为液态）氢气的燃烧热为，反应为，则反应的热化学方程式为_。（2）工业上以甲烷为原料采用裂解法可以得到氢气，发生的反应为反应：（高温主反应）反应：（高温副反应）测得平衡时混合气中气体的表示分压，单位为Pa）与温度之间的关系如图所示。根据图像判断，表示的随温度变化的曲线是_，_0（填“”或“”“=”或“”或“；+75（2）增加起始时（或及时从产物中分离出）；反应为放热反应，从升高温度，平衡向逆反应方向移动因素大于CO浓度增加向正反应方向移动因素，净结果是平衡逆向移动（或其他合理表述）；7（或7:1）（3）0；0.5；-0.3 2.甲烷以天然气和可燃冰两种主要形式存在与地球上,储量巨大,充分利
9、用甲烷对人类未来的发展有重要意义。（1）.乙炔(CHCH)是一种重要的化工原料。工业用甲烷裂解法制乙炔,反应为:2CH4(g)C2H2(g)+3H2(g)在反应过程中甲烷裂解时还会发生副反应:2CH4(g)C2H4(g)+2H2(g)。甲烷裂解时,几种气体平衡时分压(Pa)的对数值即lgP与温度()之间的关系如图1所示。根据图1判断,2CH4(g)C2H2(g)+3H2(g) H_0(填“”或“”或“0图2中a、b、c、d四条曲线中的两条代表压强分别为1MPa、2MPa时甲烷含量曲线,其中表示1MPa的是_(填字母)。在实际生产中采用图中M点而不是N点对应的反应条件,运用化学反应速率和平衡知识
10、,同时考虑实际生产,说明选择该反应条件的主要原因是_。（3）.利用CH4、CO2在一定条件下重整的技术可得到富含CO的气体,在能源和环境上具有双重重大意义。重整过程中的催化转化原题如图所示:则:过程中第二步反应的化学方程式为_已知:CH4(g)+H2O(g)=CO(g)+3H2(g) H=+206.2kJ/molCH4(g)+2H2O(g)= CO2(g)+4H2(g) H=+158.6kJ/mol该技术总反应的热化学方程式为_。2.答案：（1）., , 充入适量乙烯或使用选择性更高的催化剂1013（2）.a, 1MPa条件下CH4的平衡转化率更高,对设备要求不高,有利于降低成本。虽然温度高有
11、利于提高CH4的平衡转化率,但700时,CH4的平衡转化率已经比较高,再升温,涨幅不大。700时催化剂活性高,反应速率快（3）.3Fe+4CaCO3=Fe3O4+4CaO+4CO(条件加热)CH4(g)+3CO2(g)=2H2O(g)+4CO(g) H=+349kJ/mol3.氢气是热量高、无污染的燃料，天然气储量丰富是理想的制氢原料，研究甲烷制氢具有重要的理论和现实意义。（1）甲烷水蒸汽重整制氢：，温度1200k，压强0.2Mpa，水碳起始物质的量之比3:1，达到平衡时氢气的物质的量分数为0.3,甲烷转化率为_，Kp=_。理论上近似水碳比为_，氢气的物质的量分数将达到最大。 （2）将甲烷水蒸
12、汽重整和甲烷氧化重整两种方法结合，理论上按照空气、甲烷、水蒸汽约15:7：1体积比进料（空气中氧气体积分数约为0.2），可以实现反应器中能量自给（不需要补充热量）。甲烷氧化重整制氢：_。实际生产中，空气、甲烷、水蒸汽按照约1:1:2体积比进料，增加水蒸气的作用是_，还能发生_（用化学方程式表示）反应，从而获得更多的氢气。（3）甲烷水蒸汽重整过程中，温度1000K,原料气以通入容积为1L镍基催化反应器中，2-5s甲烷质量分数由7.32%变为5.32%，用甲烷表示2-5s的反应速率为_ ,随着反应的进行反应速率会急速下降，可能的原因是甲烷等高温不稳定，造成_。有人提出将甲烷水蒸汽重整和甲烷氧化重整
13、两种方法结合则能解决这个问题，原因是_。3.答案：（1）50%；1:1 （2）-72促进反应正向移动，提高甲烷的转化率；（3）1.2；催化剂积碳；氧气会与积碳反应，从而消碳4.乙烷裂解制乙烯具有成本低.收率高、投资少、污染小等优点。目前裂解方法有电催化、光催化裂解、直接裂解、氧气或二氧化碳氧化乙烷裂解等。回答下列问题：（1）乙烷直接裂解时温度、压强及平衡转化率的关系如图所示：反应的_（填“”或“”，下同）0，_。时，将乙烷与氦气的混合气体（乙烷的物质的量分数为）通入一密闭容器中发生反应。平衡时容器压强为，此时乙烷的平衡转化率为，则乙烯的平衡分压为_，反应的平衡常数_（用分压表示，分压总压物质的
14、量分数）。（2）已知乙烷直接裂解、氧化裂解和氧化裂解反应如下：（） （） （） 反应的_（用含和的代数式表示）。反应（）、（）的平衡常数分别为、，则反应的平衡常数为_（用含、的代数式表示）。在时发生反应（），乙烷的转化率、乙烯的选择性和收率随投料比的变化关系如图所示：控制，而不采用选择性更高的，除可防止积碳外，另一原因是_；时，越小，乙烷的转化率越大，乙烯的选择性和收率越小的原因是_。4.答案：（1）；（2）为23.5时，乙烯的收率几乎不变；氧气过量，乙烷发生了深度氧化，生成等其他物质5.回答下列问题：(1)甲烷或二氰甲烷分别与硫黄反应可制取，已知：天然气法：二氯甲烷法：则_(用和表示)。(2
15、)已知： 则反应_。(3)工业上制取有多种方法，如：甲烷和水蒸气催化重整制高纯氢时，初始反应的生成物为和，其物质的量之比为4:1，则该反应的热化学方程式为_。5.答案：(1) (2)+34.5(3)解析： (1)根据盖斯定律可得。(2)将已知热化学方程式依次編号为、，裉据盖斯定律，由+-2可得到CuO与C反应的热化学方程式：。(3)由题意知该反应的热化学方程式为，根据盖斯定律，由2-可得上述热化学方程式，则。6.甲烷催化裂解是工业上制备乙炔的方法之一。回答下列问题：（1）已知： 则 _。（2）某科研小组尝试利用固体表面催化工艺进行的裂解。 若用和分别表示、和固体催化剂，在固体催化剂表面的裂解过
16、程如图1所示。从吸附到解吸的过程中，能量状态最低的是_(填字母)。 在恒容密闭容器中充入a mol甲烷，测得单位时间内在固体催化剂表面的转化率与温度(t)的关系如图2所示，后的转化率突减的原因可能是_。 （4） 甲烷分解体系中几种气体的平衡分压(p，单位为Pa)与温度(t，单位为)的关系如图3所示。 时，向V L恒容密闭容器中充入0.12 mol ，只发生反应，达到平衡时，测得，的平衡转化率为_。(保留3位有效数字)若改变温度至 ，以0.01 的平均速率增多，则_(填)。 在图3中， 时，化学反应的压强平衡常数_。（4）工业上，以石墨为电极，电解亚铁氰化钾溶液可以制备铁氰化钾，可用于检验，阳极
17、的电极反应式为_。（5）设计如上图4实验探究牺牲阳极的阴极保护法原理。操作现象(i)取铁极附近的溶液于试管中，滴加铁氰化钾溶液无明显现象(ii)在U形管铁极附近滴加铁氰化钾溶液产生蓝色沉淀得出结论： 锌 保护铁；（填“能”或“不能”） 产生蓝色沉淀可以得出铁被铁氰化钾氧化生成 。6.答案：(1)378(2) A 温度过高，催化剂活性降低(或催化剂失活)(3) 66.7%； (4)(5) 能； 7.氢气是重要的工业原料，在石油化工、冶金工业、航空航天等方面有着广泛应用。回答下列问题：（1）我国化学家研究发现，在新型复合材料催化剂（的作用下，利用太阳能可高效光分解水制，光解原理如图所示。（已知过程
18、中的水均为液态）氢气的燃烧热为，反应为，则反应的热化学方程式为_。（2）工业上以甲烷为原料采用裂解法可以得到氢气，发生的反应为反应：（高温主反应）反应：（高温副反应）测得平衡时混合气中气体的表示分压，单位为Pa）与温度之间的关系如图所示。根据图像判断，表示的随温度变化的曲线是_，_0（填“”或“；C62.5%（3）0.96解析：（1）由氢气的燃烧热为可以得出，氢气燃烧的热化学方程式为，标为反应，由光解原理图可知反应为，由盖斯定律可得反应=反应-2反应，则，则反应的热化学方程式为。（2）首先根据图像中曲线的变化趋势分析图像中曲线代表的含义。因为图像中a这条曲线与b、c、d三条曲线的变化趋势不同，
19、所以曲线a代表的，b、c、d代表生成物的，两个反应有共同的生成物，所以曲线b代表的，根据高温下反应是主反应，所以曲线d代表的，曲线c代表的。再由图像可知，温度升高，的平衡分压减小，产物的平衡分压增大，说明升高温度平衡向正反应方向移动，所以正反应是吸热反应，则。要提高甲烷制的产率，则应提高的分压，出图像可知温度在13001500时的分压大于的分压，符合要求。根据图像，反应温度为1750时，平衡体系中和的平衡分压的对数均为2，即，的平衡分压的对数为1，即，同温同体积条件下，压强之比等于物质的量之比，则、和的物质的量之比为10:10:1，由碳原子守恒知，甲烷生成的平衡转化率。1750时，图中，则平衡
20、体系中的平衡分压为，1750时，和的平衡分压相等，均为，根据方程式，则平衡常数。（3）在刚性密闭容器中的分压分别为15kPa、20kPa，则有该时刻以，则。 8.乙烯是世界上产量最大的化学品之一，是石油化工产业的核心。其制备方法在不断的优化，以乙烷为原料制备乙烯，成本较低。传统制备方法：乙烷催化裂解法发生的反应为： 已知：298K时，相关物质的相对能量如图：则 。850，恒压条件下，常需要通入大量水蒸气，目的是 。乙烷氧化裂解制乙烯主反应为“乙烷催化裂解法”制备乙烯时，常会发生积碳反应：，生成的碳会附着在催化剂的表面，降低催化剂的活性，而“乙烷氧化裂解制乙烯”时，很少有积碳，可能原因是 。探究
21、该反应的适宜条件，得到下图数据： 图甲 图乙已知：的选择性：指转化的中生成的百分比；乙烯的收率的转化率的选择性。图甲：表示其它条件相同，不同温度条件下，组成相同的原料气，反应相同的时间，测得的的转化率、的选择性以及乙烯的收率与温度的关系；图乙：表示其他条件相同，的转化率、的选择性以及乙烯的收率随原料气中的变化情况。用该方法制备乙烯应该选择的适宜条件为：温度 ； 。某乙烯熔融燃料电池工作原理如下图所示：则负极的电极反应式为 。8.答案：+136 kJ/mol 使平衡向正反应方向移动，增大乙烯的产量。高温条件下，O2与C发生反应生成,从而使积碳减少。850 (840860之间均可)； 2.0二、实
22、验题（共1题）9.乙炔可用于照明、焊接及切割金属，也是制备乙醛、醋酸、苯、合成橡胶、合成纤维等的基本原料。甲烷催化裂解是工业上制备乙炔的方法之一。回答下列问题：(1)已知： 则 _。(2)某科研小组尝试利用固体表面催化工艺进行的裂解。若用和 分别表示、和固体催化剂，在固体催化剂表面的裂解过程如图所示。从吸附到解吸的过程中，能量状态最低的是_（填标号），其理由是_。在恒容密闭容器中充入甲烷，测得单位时间内在固体催化剂表面的转化率与温度（ ）的关系如图1所示， 后的转化率突减的原因可能是_。(3)甲烷分解体系中几种气体的平衡分压与温度（T/）的关系如图2所示。 时，向恒容密闭容器中充入0.12 m
23、ol，只发生反应，达到平衡时，测得。的平衡转化率为_。在上述平衡状态某一时刻，改变温度至 ，以0.01的平均速率增多，则_(填“”“=”或“；解析：（1）已知：盖斯定律计算2 可得到；（2）从吸附到解吸的过程中，甲烷的裂解为吸热反应，甲烷分子活化需要吸收能量，能量状态最低的是A； 后的转化率突减的原因可能是温度过高，催化剂活性降低；（3）反应为分解反应，而分解反应绝大多数为吸热反应，故此反应为吸热反应；设的转化的物质的量为，可知：初始/mol：0.12 0 0转化/mol： x x平衡/mol： x达到平衡时，测得，可知：，解得；故的平衡转化率=；改变温度后，的浓度升高，即平衡左移，即温度应为降低，即；此反应的平衡常数表达式，将气体的平衡浓度换为平衡分压， 时，化学反应的气体分压为、，压强平衡常数。