2020-2021备战高考化学复习《化学反应原理综合考查》专项综合练习含答案解析一、化学反应原理综合考查1．（15分）甲烷水蒸气催化重整（SMR）是传统制取富氢混合气的重要方法，具有工艺简单、成本低等优点。回答下列问题：（1）已知1000K时，下列反应的平衡常数和反应热：①CH4(g)C(s)+2H2(g)K1=10.2ΔH1②2CO(g)C(s)+CO2(g)K2=0.6ΔH2③CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)K3=1.4ΔH3④CH4(g)+2H2O(g)CO2(g)+4H2(g)K4ΔH4（SMR）则1000K时，K4=____________；ΔH4=_________（用ΔH1、ΔH2、ΔH3来表示）。（2）在进入催化重整装置前，先要对原料气进行脱硫操作，使其浓度为0.5ppm以下。脱硫的目的为______________。（3）下图为不同温度条件下电流强度对CH4转化率的影响。由图可知，电流对不同催化剂、不同温度条件下的甲烷水蒸气催化重整反应均有着促进作用，则可推知ΔH4____0（填“>”或“<”）。（4）下图为不同温度条件下6小时稳定测试电流强度对H2产率的影响。由图可知，随着温度的降低，电流对H2产率的影响作用逐渐____________（填“增加”“减小”或“不变”），600℃时，电流对三种催化剂中的____________（用图中的催化剂表示式回答）影响效果最为显著，当温度高于750℃时，无论电流强度大小，有无催化剂，H2产率趋于相同，其原因是______________。（5）我国科学家对甲烷和水蒸气催化重整反应机理也进行了广泛研究，通常认为该反应分两步进行。第一步：CH4催化裂解生成H2和碳（或碳氢物种），其中碳（或碳氢物种）吸附在催化剂上，如CH4→Cads/[C(H)n]ads+(2–2n)H2；第二步：碳（或碳氢物种）和H2O反应生成CO2和H2，如Cads/[C(H)n]ads+2H2O→CO2+(2+2n)H2。反应过程和能量变化残图如下（过程①没有加催化剂，过程②加入催化剂），过程①和②ΔH的关系为：①_______②（填“＞”“＜”或“＝”）；控制整个过程②反应速率的是第_______步，其原因为____________________________。【答案】33.32ΔH1+2ΔH3−ΔH2硫能使催化剂中毒（或硫能使催化剂活性下降等）>增加10Ni−3MgO/γ−Al2O3温度高于750℃时，几种情况下的反应均达到平衡，催化剂不改变平衡状态=Ⅱ第Ⅱ步的活化能大，反应速率慢【解析】【分析】【详解】（1）方程式CH4(g)+2H2O(g)CO2(g)+4H2(g)，是由方程式①+2×③−②得到，K4=2132KKK=210.21.40.6=33.32，ΔH4=ΔH1+2ΔH3−ΔH2。（2）硫会与催化剂反应，会使催化剂中毒，因此要脱硫。（3）由图可知电流相同时，750℃甲烷的转化率比600℃时甲烷的转化率高，说明温度越高，转化率越高，K越大，ΔH4>0。（4）据图可知，随温度降低，H2产率的变化幅度也增大，电流对H2产率的影响作用逐渐增加；600℃时，10Ni−3MgO/γ−Al2O3催化剂在不同电流时H2产率的变化幅度最大，因此电流对10Ni−3MgO/γ−Al2O3催化剂影响最为显著；测试时间为6小时，当温度高于750℃时，由于反应速率加快，反应已经达平衡移动，而催化剂不影响平衡移动，因此无论电流强度大小，有无催化剂，H2产率趋于相同。（5）同一化学反应，催化剂只能改变反应的速率，对反应热不会造成影响，故过程①和②ΔH相等。根据活化能越大，反应速率就越慢，故控制整个反应速率的是活化能较高的步骤，即控速步骤为第Ⅱ步。2．2CO和4CH是两种主要的温室气体，以4CH和2CO为原料制造更高价值的化学产品是用来缓解温室效应的研究方向，回答下列问题：(1)工业上42CHHO催化重整是目前大规模制取合成气（CO和H2混合气称为合成气）的重要方法，其原理为：反应Ⅰ：422CH(g)HO(g)CO(g)3H(g)垐?噲?；11206.4kJmolH反应Ⅱ：222CO(g)HO(g)CO(g)H(g)ƒ；1241kJmolH4CH(g)和2HO(g)反应生成2CO(g)和2H(g)的热化学方程式是___________________。(2)将1mol4CH(g)和1mol2HO(g)加入恒温恒压的密闭容器中（温度298K、压强100kPa），发生反应Ⅰ，不考虑反应Ⅱ的发生，该反应中，正反应速率42pCHpHOvk正正，p为分压（分压=总压×物质的量分数），若该条件下4114.510kPask正，当4CH分解20%时，v正__________kPa∙s-1。(3)将2CO和4CH在一定条件下反应可制得合成气，在1L密闭容...
