2020届高三化学二轮专题复习 ——化学反应原理综合题的研究
1．(2020·山东等级模拟考，16)聚乙烯醇生产过程中会产生大量副产物乙酸甲酯，其催化醇解反应可用于制备甲醇和乙酸己酯，该反应的化学方程式为： CH3COOCH3(l)＋C6H13OH(l)
催化剂△
CH3COOC6H13(l)＋CH3OH(l)
已知v正＝k正·x(CH3COOCH3)·x(C6H13OH)，v逆＝k逆·x(CH3COOC6H13)·x(CH3OH)，其中v正、v逆为正、逆反应速率，k正、k逆为速率常数，x为各组分的物质的量分数。
(1)反应开始时，己醇和乙酸甲酯按物质的量之比1∶1投料，测得348 K、343 K、338 K三个温度下乙酸甲酯转化率(α)随时间(t)的变化关系如下图所示。
该醇解反应的ΔH________0(填“＞”或“＜”)。348 K时，以物质的量分数表示的化学平衡常数Kx＝________(保留2位有效数字)。
在曲线①、②、③中，k正－k逆值最大的曲线是________；A、B、C、D四点中，v正最大的是________，v逆最大的是________。
(2)343 K时，己醇和乙酸甲酯按物质的量之比1∶1、1∶2和2∶1进行初始投料。则达到平衡后，初始投料比________时，乙酸甲酯转化率最大；与按1∶2投料相比，按2∶1投料时化学平衡常数Kx________(填“增大”“减小”或“不变”)。
(3)该醇解反应使用离子交换树脂作催化剂，下列关于该催化剂的说法正确的是______。 a．参与了醇解反应，但并不改变反应历程 b．使k正和k逆增大相同的倍数 c．降低了醇解反应的活化能 d．提高乙酸甲酯的平衡转化率
答案 (1)＞ 3.2 ① A C (2)2∶1 不变 (3)bc
k正
解析 (1)根据图像可知，温度①＞②＞③，转化率①＞②＞③，故ΔH＞0；Kx＝，①温度
k逆高，Kx大，所以①曲线k正－k逆最大；A点反应物浓度最大，温度最高，C点生成物浓度最大，温度最高。(3)a选项催化剂参与反应，且改变反应历程；d选项催化剂不影响平衡移动。 2．(2019·全国卷Ⅰ，28)水煤气变换[CO(g)＋H2O(g)===CO2(g)＋H2(g)]是重要的化工过程，主要用于合成氨、制氢以及合成气加工等工业领域中。回答下列问题：
(1)Shibata曾做过下列实验：①使纯H2缓慢地通过处于721 ℃下的过量氧化钴 CoO(s)，氧化钴部分被还原为金属钴Co(s)，平衡后气体中H2的物质的量分数为0.025 0。 ②在同一温度下用CO还原CoO(s)，平衡后气体中CO的物质的量分数为0.019 2。 根据上述实验结果判断，还原CoO(s)为Co(s)的倾向是CO____H2(填“大于”或“小于”)。 (2)721 ℃时，在密闭容器中将等物质的量的CO(g)和H2O(g)混合，采用适当的催化剂进行反应，则平衡时体系中H2的物质的量分数为________(填标号)。 A．<0.25 B．0.25 C．0.25～0.50 D．0.50 E．>0.50
(3)我国学者结合实验与计算机模拟结果，研究了在金催化剂表面上水煤气变换的反应历程，如图所示，其中吸附在金催化剂表面上的物种用*标注。
可知水煤气变换的ΔH________0(填“大于”“等于”或“小于”)。该历程中最大能垒(活化能)E正＝________eV，写出该步骤的化学方程式________________________________。 (4)Shoichi研究了467 ℃、489 ℃时水煤气变换中CO和H2分压随时间变化关系(如图所示)，催化剂为氧化铁，实验初始时体系中的pH2O和pCO相等、pCO2和pH2相等。
计算曲线a的反应在30～90 min内的平均速率v(a)＝________ kPa·min1。467 ℃时pH2和pCO随时间变化关系的曲线分别是________、________。489 ℃时pH2和pCO随时间变化关系的曲线分别是________、________。
答案 (1)大于 (2)C (3)小于 2.02 COOH*＋H*＋H2O*===COOH*＋2H*＋OH*(或H2O*===H*＋OH*) (4)0.004 7 b c a d 解析 (1)由题给信息①可知，H2(g)＋CoO(s)
Co(s)＋H2O(g)(i)
Co(s)＋CO2(g)(ii) K2
－
c?H2O?1－0.025 0K1＝＝＝39，由题给信息②可知，CO(g)＋CoO(s)
0.025 0c?H2?
＝
c?CO2?1－0.019 2
＝≈51.08。相同温度下，平衡常数越大，反应倾向越大，故CO还原氧化
0.019 2c?CO?
钴的倾向大于H2。(2)第(1)问和第(2)问的温度相同，利用盖斯定律，由(ii)－(i)得CO(g)＋H2O(g)
K251.08CO2(g)＋H2(g) K＝＝≈1.31。设起始时CO(g)、H2O(g)的物质的量都为1 mol，
K139
容器体积为1 L，在721 ℃下，反应达平衡时H2的物质的量为x mol。 CO(g)＋H2O(g)
H2(g)＋CO2(g)
起始/mol 1 1 0 0 转化/mol x x x x 平衡/mol 1－x 1－x x x
x2
K＝＝1.31，若K取1，则x＝0.5，φ(H2)＝0.25；若K取4，则x≈0.67，φ(H2)≈0.34。
?1－x?2氢气的物质的量分数介于0.25与0.34之间，故选C。(3)观察起始态物质的相对能量与终态物质的相对能量知，终态物质相对能量低于始态物质相对能量，说明该反应是放热反应，ΔH小于0。过渡态物质相对能量与起始态物质相对能量相差越大，活化能越大，由题图知，最大活化能E正＝1.86 eV－(－0.16 eV)＝2.02 eV，该步起始物质为COOH*＋H*＋H2O*，产物为?4.08－3.80? kPa－
COOH*＋2H*＋OH*。(4)由题图可知，30～90 min内，v(a)＝≈0.004 7 kPa·min1。
90 min－30 min水煤气变换中CO是反应物，H2是产物，又该反应是放热反应，升高温度，平衡向左移动，重新达到平衡时，H2的压强减小，CO的压强增大。故a曲线代表489 ℃时pH2随时间变化关系的曲线，d曲线代表489 ℃时pCO随时间变化关系的曲线，b曲线代表467 ℃时pH2随时间变化关系的曲线，c曲线代表467 ℃时pCO随时间变化关系的曲线。
3．(2019·全国卷Ⅱ，27)环戊二烯(
有机化工原料，广泛用于农药、橡胶、塑料等生产。回答下列问题： (1)
已
)是重要的
知
H2(g)＋I2(g)===2HI(g)对于反应(g)＋H2(g)ΔH2＝－11.0 kJ·mol－
1②
：(g)===
ΔH1＝100.3 kJ·mol－
1①
(g)＋
2020届高三化学二轮专题复习——化学反应原理综合题的研究
