2020-2021高考化学培优易错试卷(含解析)之化学反应原理综合考查及详细答案.docxVIP

2020-2021 高考化学培优易错试卷 ( 含解析 ) 之化学反应原理综合考查及详细答 案 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 1000 K 时，下列反应的平衡常数和反应热： ①CH4 2 1 H 1 (g) C(s)+2H (g) K =10.2 ②2CO(g) C(s)+CO (g) K2=0.6 H2 2 ③CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g) K3=1.4 H3 ④CH4(g)+2H2O(g) CO2(g)+4H2 (g) K4 H4（ SMR） 则 1000 K 时， K4=____________； H4=_________（用 H1、 H2 、 H3 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 0.5 ppm 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 H4____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–n )H2；第二步：碳（或碳氢物种）和 H2O 反应生 2 n )H2。反应过程和能量变化残图如下（过 成 CO2 和 H2，如 Cads/[C(H) n]ads +2H2O→ CO2 +(2+ 2 程①没有加催化剂，过程②加入催化剂），过程①和② H 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】 33.32 H1+2 H3- H2 硫能使催化剂中毒（或硫能使催化剂活性下降等） 增 10Ni-3MgO/γ-Al 2O3 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 2 2 2 ×③ - ②得到， (g)+2H O(g) CO (g)+4H (g)，是由方程式① +2 K4= K1K 32 = 10.2 1.42 =33.32， H4= H1+2 H3- H2。 K 2 0.6 （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， H40。 （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-Al 2 3 2 O 催化剂在不同电流时 H 产率的变化幅度最大，因此 电流对 10Ni-3MgO/γ-Al 2O3 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 ② H 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． 铁及铁的氧化物广泛应于生产、生活、航天、科研领域。 (1)铁氧化合物循环分解水制 H2 已知： H2O(l)===H2(g)＋ O2 (g) H1 ＝＋ 285.5 kJ/mol 6FeO(s)＋O (g) ===2Fe O (s) H ＝－ 313.2 kJ/mol 2 3 4 2 则： 3FeO(s)＋ H2 2 3 4 3 O(l)===H (g)＋ Fe O (s) H ＝ ___________ (2)Fe