專題14化學反應原理綜合題（主觀題）1．（2023·濰坊一模）丙烯是重要的化工原料，其用量僅次于乙烯，研究丙烯的制取工藝具有重要意義。丙烷催化脫氫制取丙烯的過程中涉及的主要反應有：已知：①溫度高于600℃時，CC鍵比CH鍵更容易斷裂；②平衡狀態下：回答下列問題：①溫度高于600℃時丙烯的選擇性降低幅度增大的原因是_______。【答案】(1)d(2)

溫度高于600℃時，丙烷中CC鍵比CH鍵更容易斷裂，導致副反應更容易發生

80%

1

120(3)反應體系都是氣體分子數增加的反應，恒壓充入惰性氣體，降低丙烯、氫氣等氣體的分壓，利于平衡正向移動（2）①已知，溫度高于600℃時，CC鍵比CH鍵更容易斷裂；溫度高于600℃時，丙烷中CC鍵比CH鍵更容易斷裂，導致副反應更容易發生，使得丙烯的選擇性降低幅度增大；（3）反應體系都是氣體分子數增加的反應，恒壓充入惰性氣體，降低丙烯、氫氣等氣體的分壓，利于平衡正向移動，故利于提高丙烷的轉化率。2．（2023·山東省實驗中學一模）二氧化碳催化加氫制取二甲醚(DME)有利于減少溫室氣體二氧化碳，制取過程發生如下反應：回答下列問題：(1)T1℃時，向恒壓容器中充入0.2molCO2(g)和0.6molH2(g)，若在該條件下只發生反應Ⅰ，達平衡時，放出4kJ能量；若向相同容器中充入0.4molCH3OH(g)和0.4molH2O(g)，吸收11.8kJ能量，則反應Ⅰ的△H1=___________kJ/mol。(3)在壓強一定的條件下，將CO2和H2按一定比例、流速通過裝有催化劑的反應管，測得“CO2的轉化率”及“CH3OCH3(g)選擇性”和“CO、CH3OH選擇性的和”分別與溫度的關系如圖所示，回答下列問題：①曲線C表示___________：【答案】(1)49.5(3)

CO、CH3OH選擇性的和

增大(或變大)（2）根據三個反應方程式中物質反應轉化關系可知：反應產生CO與H2O的量相等，則根據CO含量是5%可知反應Ⅲ產生H2O占5%；根據反應Ⅱ中物質反應轉化關系可知反應產生10%CH3OCH3(g)，會同時產生H2O占10%，消耗20%的CH3OH(g)，此時容器中CH3OH(g)占5%，則反應Ⅰ產生CH3OH(g)為20%+5%=25%，同時產生H2O占25%，故該容器中水的含量為5%+10%+25%=40%(或寫為0.4)；CO2氣體參加三個化學反應，其中部分轉化為CH3OCH3(g)，部分轉化為CH3OH(g)和CO(g)，反應達到平衡時CH3OH(g)、CH3OCH3(g)和CO(g)體積分數分別為5%、10%、5%，根據轉化關系可知：理論上反應產生CH3OCH3(g)的CO2的體積分數為5%+2×10%+5%，根據C原子守恒可知：每有2個CO2參加反應，理論上可制取1個CH3OCH3(g)，現在反應達到平衡時產生CH3OH(g)、CH3OCH3(g)和CO(g)體積分數分別為5%、10%、5%，則發生反應消耗CO2依次占5%、20%、5%，（3）①反應Ⅱ為放熱反應，升高溫度平衡逆向移動，CH3OCH3(g)選擇性減小，則曲線A為CH3OCH3(g)選擇性；反應Ⅱ的進行使部分CH3OH繼續消耗，故CO2的轉化率大于CO、CH3OH選擇性的和，因此曲線C表示CO、CH3OH選擇性的和；3．（2023·菏澤一模）二氧化碳的排放日益受到環境和能源領域的關法，其綜合利用是研究的重要課題。回答下列問題：(1)已知下列熱化學方程式：B．混合氣體的密度不再發生變化C．容器內氣體壓強不再發生變化(3)一種從高爐氣回收制儲氫物質HCOOH的綜合利用示意圖如圖所示：【答案】(1)+206.1(2)

B

a

溫度升高，反應Ⅰ向逆反應方向移動，甲烷的物質的量分數降低；壓強增大，反應Ⅰ向正反應方向移動，甲烷的物質的量分數增大

0.75V

1(3)

4

55.2B．和在恒壓密閉容器中反應，且反應為氣體分數該變的反應，所以混合氣體的密度不再發生變化可以說明達到平衡，故B符合題意；C．和在恒壓密閉容器中反應，容器內氣體壓強不再發生變化不能說明達到平衡，故C不符合題意故答案選B。4．（2023·淄博一模）利用1－甲基萘(1－MN)制備四氫萘類物質(MTLs，包括1－MTL和5－MTL)。反應過程中伴有生成十氫茶(1－MD)的副反應，涉及反應如圖：回答下列問題：(1)已知一定條件下反應R1、R2，R3的焓變分別為△H1，△H2、△H3，則反應R4的焓變為______(用含△H1、△H2、△H3的代數式表示)。(2)四個平衡體系的平衡常數與溫度的關系如圖甲所示。①c、d分別為反應R1和R3的平衡常數隨溫度變化的曲線，則表示反應R2的平衡常數隨溫度變化曲線為______。②已知反應R1的速率方程v正=k正?c(1－MN)?c2(H2)，v逆=k逆?c(5－MTL)(k正、k逆分別為正、逆反應速率常數，只與溫度、催化劑有關)。溫度T1下反應達到平衡時k正=1.5k逆，溫度T2下反應達到平衡時k正=3k逆。由此推知，T1______T2(填“>”，“<”或“=”)。③下列說法不正確的是______。A．四個反應均為放熱反應

B．壓強越大，溫度越低越有利于生成四氫萘類物質C．反應體系中1－MD最穩定

D．由上述信息可知，400K時反應R4速率最快(3)1－MN在6.0×103kPa的高壓H2氛圍下反應(H2壓強近似等于總壓)。不同溫度下達平衡時各產物的選擇性Si(某生成物i的物質的量與消耗1－MN的物質的量之比)和物質的量分數xi(xi表示物種i與除H2外其他各物種總物質的量之比)隨1－MN平衡轉化率y的變化關系如圖乙所示，1－MN平衡轉化率y為80%時，1－MTL的產率=______；y為65%時反應R1的平衡常數Kp=______kPa2。四氫萘類物質的物質的量分數xi隨1－MN平衡轉化率先增大后減小，結合平衡移動原理解釋原因______。【答案】(1)△H1+△H2△H3(2)

b

>

BD【詳解】（1）由蓋斯定律可知，△H1+△H2=△H3+△H4，則則反應R4的焓變為△H4=△H1+△H2△H3；（2）①由于生成十氫茶(1－MD)的總反應是相同的，則總反應的平衡常數在一定溫度下為定值，則K1K2=K3K4，c、d分別為反應R1和R3的平衡常數隨溫度變化的曲線，由圖像可知，相同溫度下K1>K3，則K2<K4，結合圖像可知，表示反應R2的平衡常數隨溫度變化曲線為b。③A．四個反應的平衡常數均隨溫度升高而減小，說明升溫平衡逆向移動，故均為放熱反應，A正確；

B．反應過程中生成十氫茶(1－MD)的副反應也為氣體分子數減小的放熱反應，故壓強越大，溫度越低可能會導致副產物的增加，B錯誤；C．生成十氫茶(1－MD)的總反應為放熱反應，則說明生成物的能量低于反應物，故反應體系中1－MD最穩定，C正確；

D．由①分析可知，a為反應R4的平衡常數隨溫度變化的曲線，400K時反應R4的反應平衡常數最大，但是不代表其反應速率最快，D錯誤；故選BD；（3）R1、R3、R2、R4的反應分別為：1－MN平衡轉化率y為80%時，反應1－MN為0.8，開始生成1－MTL和5－MTL共0.8；由圖可知，平衡時S1－MD為c%，則生成S1－MD為0.8×c%，故又共消耗1－MTL和5－MTL0.8×c%，平衡時1－MTL和5－MTL共0.80.8×c%；平衡時S5－ML為c%，則平衡S5－ML為0.8×c%；故平衡時1－MTL的產率為0.80.8×c%0.8×c%=0.8(12c%)；已知：反應I、Ⅱ的自發均需高溫條件。【答案】(1)

Ⅱ

反應III的?H3=(?H1?H2)÷2=[+247KJ/mol(+329KJ/mol)]÷2=+41KJ/mol；6．（2023·臨沂一模）以CO2、H2為原料合成CH3OH的反應是研究熱點之一，該反應體系涉及的反應如下：I．CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)△H1=49kJ?mol1II．CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g)△H2回答下列問題：(1)已知25℃和101kPa下，H2(g)、CO(g)的燃燒熱分別為285.8kJ?mol1、283.0kJ?mol1，H2O(l)=H2O(g)△H=+44kJ?mol1，則△H2=_____kJ?mol1。(2)在恒壓密閉容器中，按照n(CO2)：n(H2)=1：3投料進行反應，反應Ⅰ、Ⅱ以物質的分壓表示的平衡常數Kp隨溫度T的變化關系如圖1所示(體系總壓為10kPa)。①反應Ⅱ對應圖1中_____(填“m”或“n”)；A點對應溫度下體系達到平衡時CO2的轉化率為80%，反應Ⅰ的Kp=_____kPa2(保留兩位有效數字)。(4)向恒溫恒壓的兩個密閉容器甲(T℃、P1)、乙(T℃、P2)中，分別充入物質的量均為amol的CO2和H2，若只發生反應Ⅱ，其正反應速率正=k正p(CO2)p(H2)，p為氣體分壓。若甲、乙容器平衡時正反應速率之比甲：乙=16：25，則甲、乙容器的體積之比為______。【答案】(1)+41.2(2)

n

0.10

20(3)

主反應放熱，副反應吸熱，升溫使主反應平衡逆向移動程度大于副反應平衡正向移動程度，因而使CO2轉化率和甲醇選擇性下降

氣體流速過大，使得氣體在容器中未能充分反應，還未達到化學平衡就被排出，導致CO2的轉化率降低(4)5：4【詳解】（1）已知25℃和101kPa下，H2(g)、CO(g)的燃燒熱分別為285.8kJ?mol1、283.0kJ?mol1，即反應①H2(g)+O2(g)=H2O(l)=285.8kJ/mol，反應②CO(g（3）CO2催化加氫制甲醇為放熱反應，升高溫度，平衡逆向移動，甲醇選擇性降低，二氧化碳轉化率降低，競爭反應CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g)為吸熱反應，升高溫度，平衡正向移動，二氧化碳轉化率升高，但升高溫度使CO2催化加氫制甲醇平衡逆向移動程度大于競爭反應CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g)平衡正向移動程度，因而使CO2轉化率和甲醇選擇性下降，若氣體流速過大，使得氣體在容器中未能充分反應，還未達到化學平衡就被排出，從而CO2的轉化率降低，故答案為：主反應放熱，副反應吸熱，升溫使主反應平衡逆向移動程度大于副反應平衡正向移動程度，因而使CO2轉化率和甲醇選擇性下降；氣體流速過大，使得氣體在容器中未能充分反應，還未達到化學平衡就被排出，導致CO2的轉化率降低；（4）對于反應Ⅱ，由于兩個體系的反應溫度相同，壓強不同，但壓強不影響平衡移動，因此平衡時兩個體系中CO2和氫氣的物質的量均為amol相同，速率之比等于CO2的分壓平方之比，而壓強之比等于容器體積之反比，因此體積之比為5：4，故答案為：5：4。7．（2023·濟寧一模）2022年12月中央經濟工作會議強調，“加快新能源、綠色低碳等前沿技術研發和應用推廣”。甲烷化是目前研究的熱點方向之一，在環境保護方面顯示出較大潛力。其主要反應如下：回答下列問題：(2)

CO2

先升高后降低

76%8．（2023·日照一模）溴代烷的制備，常規工藝分“氧化”和“溴化”兩個過程，通常以O2在合適溫度下催化氧化HBr制備Br2(g)(溴易液化，注意控制溫度和壓強)，再利用Br2完成溴代過程來制備；新工藝是將烷烴、HBr和O2混合，直接催化“氧化溴化”得到溴代烷。回答下列問題：(1)已知：TK時，部分物質的相對能量如下表：物質HBr(g)(g)(g)xyzw容器體積V/L103m0.090.25當容器體積從10L縮小到3L時，測得此時容器內僅有四種氣態組分，平衡_______移動(填“正向”“逆向”或“不”)，m=_______；容器體積縮小到L時，平衡_______移動(填“正向”“逆向”或“不”)。TK時，此反應在容積為10L和L時化學平衡常數分別為、，則_______(填“大于”“小于”或“等于”)。【答案】(1)C(2)

不

0.027

逆向

大于9．（2023·泰安一模）烯腈()是一種重要的化工原料，以為原料通過脫水、腈化合成丙烯腈的主要反應如下：(1)的名稱為_______。③在實際生產中，充入一定量(不參與反應)可以提高丙烯腈的平衡產率，原因是_______。(3)家研究腈化反應的機理，通過DFT計算發現反應分2步進行：a.前者大于后者

b.前者小于后者

c.無法比較【答案】(1)3羥基丙酸乙酯【分析】有機物系統命名法步驟：1