當(dāng)前位置： 2023年廣東省大灣區(qū)高考化學(xué)一模試卷> 試題詳情

甲烷是一種溫室氣體，將它轉(zhuǎn)化為高附加值產(chǎn)品甲醇具有重要意義。目前工業(yè)上的甲烷轉(zhuǎn)化大多需要先通過(guò)重整生成合成氣（CO、H₂）再轉(zhuǎn)化為甲醇，涉及的反應(yīng)如下：
反應(yīng)Ⅰ：2CH₄（g）+O₂（g）?2CO（g）+4H₂（g）ΔH₁=-71.2kJ/mol
反應(yīng)Ⅱ：CO（g）+2H₂（g）?CH₃OH（g）+ΔH₂=-90.7kJ/mol
（1）在恒容密閉容器中發(fā)生上述反應(yīng)，下列說(shuō)法正確的是
BD
BD
。
A.加入催化劑，降低了反應(yīng)的ΔH，從而加快了反應(yīng)速率
B.混合氣體的平均相對(duì)分子質(zhì)量保持不變時(shí)，說(shuō)明反應(yīng)體系已達(dá)到平衡
C.平衡時(shí)H₂的體積分?jǐn)?shù)可能大于
2
3

D.平衡時(shí)向容器中充入惰性氣體，甲醇的產(chǎn)率不變
（2）在密閉容器中通入3molCH₄和2molO₂，假設(shè)只發(fā)生反應(yīng)Ⅰ和Ⅱ，分別在0.2MPa和2MPa下進(jìn)行反應(yīng)，其中CH₄和CH₃OH的平衡體積分?jǐn)?shù)隨溫度變化如圖所示：

①壓強(qiáng)為0.2MPa時(shí)，表示CH₄和CH₃OH的曲線分別是
b
b
、
d
d
（填“a”、“b”、“c”或“d”）。
②對(duì)于反應(yīng)Ⅱ，v_正=k_正?p（CO）?p²（H₂），v_逆=k_逆?p（CH₃OH），k_正、k_逆為速率常數(shù)，只與溫度有關(guān)，分壓=總壓×物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)。在500K，2MPa條件下，測(cè)得平衡時(shí)CH₄的轉(zhuǎn)化率為
2
3
，則CO的物質(zhì)的量為
1mol
1mol
，該溫度時(shí)
k
正
k
逆
=
9
4
9
4
MPa^-2。
③在升溫的過(guò)程中，速率常數(shù)增大的倍數(shù)：k_正
＜
＜
k_逆（填“＞”、“=”或“＜”）。
（3）甲烷直接氧化制甲醇的總反應(yīng)2CH₄（g）+O₂（g）?2CH₃OH（g）在
低溫
低溫
（填“高溫”、“低溫”或“任意溫度”）條件下能夠自發(fā)進(jìn)行；若將總反應(yīng)看成由反應(yīng)Ⅰ和反應(yīng)Ⅱ兩步進(jìn)行，畫(huà)出由甲烷和氧氣經(jīng)兩步生成產(chǎn)物的反應(yīng)過(guò)程能量示意圖
。

（4）工業(yè)生產(chǎn)中，研究人員發(fā)現(xiàn)甲烷直接氧化制甲醇的反應(yīng)往往伴隨副反應(yīng)，生成甲醛、甲酸等副產(chǎn)品。為了提高反應(yīng)速率和產(chǎn)品中甲醇的體積分?jǐn)?shù)，生產(chǎn)中采取最佳措施是
合適的催化劑
合適的催化劑
。

【考點(diǎn)】化學(xué)平衡的計(jì)算；反應(yīng)熱和焓變；化學(xué)平衡的影響因素．

【答案】BD；b；d；1mol；

；＜；低溫；菁優(yōu)網(wǎng)

；合適的催化劑

【解答】

【點(diǎn)評(píng)】

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發(fā)布：2024/4/20 14:35:0組卷：42引用：1難度：0.7

相似題

1．木炭、活性炭、炭黑、焦炭是由石墨的微小晶體和少量雜質(zhì)構(gòu)成的，均屬混合物。沒(méi)有固定的幾何外形，所以稱(chēng)為無(wú)定形碳，在工業(yè)上有著重要用途?；卮鹣铝袉?wèn)題：

（1）木炭與硫黃、火硝（硝酸鉀）按一定比例混合即為黑火藥。黑火藥爆炸時(shí)生成硫化鉀、氮?dú)夂投趸?。黑火藥爆炸的化學(xué)方程式為

。若有15g木炭參加反應(yīng)，轉(zhuǎn)移電子數(shù)為

。
（2）工業(yè)上的炭黑是由烴類(lèi)裂解而制得的高度分散性的黑色粉末狀物質(zhì)。
①已知幾個(gè)反應(yīng)的熱化學(xué)方程式：
C（s）+O₂ （g）═CO₂（g）△H₁=-393.5kJ?mol^-1
2H₂（g）+O₂ （g）═2H₂O（1）△H₂=-571.6kJ?mol^-1
CH₄（g）+2O₂（g）═CO₂（g）+2H₂O（1）△H₃=-890.3kJ?mol^-1
則由天然氣生產(chǎn)炭黑的熱化學(xué)方程式為

。
②如圖1是溫度對(duì)天然氣生產(chǎn)炭黑轉(zhuǎn)化率的影響，下列有關(guān)說(shuō)法正確的是

。
A．甲烷裂解屬于吸熱反應(yīng)
B．增大體系壓強(qiáng)，能提高甲烷的轉(zhuǎn)化率
C．在反應(yīng)體系中加催化劑，反應(yīng)速率增大
D．升高溫度，該反應(yīng)的平衡常數(shù)減小
（3）活性炭可以用來(lái)凈化氣體和液體。
①用活性炭還原氮氧化物，可防止空氣污染。向1L密閉容器加入一定量的活性炭和NO，某溫度下發(fā)生反應(yīng)C（s）+2NO（g）═N₂（g）+CO₂（g），測(cè)得不同時(shí)間內(nèi)各物質(zhì)的物質(zhì)的量如下表：

物質(zhì)的量/mol
時(shí)間/min NO N₂ CO₂

0 0.200 0 0

10 0.116 0.042 0.042

20 0.080 0.060 0.060

30 0.080 0.060 0.060

此溫度下，該反應(yīng)的平衡常數(shù)K=

（保留兩位小數(shù)）。10～20min內(nèi)，NO的平均反應(yīng)速率為

；若30min后升高溫度，達(dá)到新平衡時(shí)，容器中c（NO）：c（N₂）：c（CO₂）=2：1：1，則該反應(yīng)的△H

0（填“＞”、“＜”或“=”）。
②活性炭和鐵屑混合可用于處理水中污染物。在相同條件下，測(cè)量總質(zhì)量相同、鐵的質(zhì)量分?jǐn)?shù)不同的鐵炭混合物對(duì)水中Cu²⁺和Pb²⁺的去除率，結(jié)果如圖2所示。當(dāng)混合物中鐵的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0時(shí)，也能去除水中少量的Cu²⁺和Pb²⁺，其原因是

；當(dāng)混合物中鐵的質(zhì)量分?jǐn)?shù)大于50%時(shí)，隨著鐵的質(zhì)量分?jǐn)?shù)的增加，Cu²⁺和Pb²⁺的去除率不升反降，其主要原因是

。

發(fā)布：2024/10/31 8:0:1組卷：2引用：1難度：0.6

解析

2．環(huán)保是當(dāng)今社會(huì)最重要的課題，故研究NO_x、SO₂等大氣污染物的妥善處理具有重要意義。
（1）含氮化合物在生產(chǎn)、生命活動(dòng)中有重要的作用?；卮鹣铝袉?wèn)題：
已知4NH₃（g）+5O₂（g）═4NO（g）+6H₂O（g）△H₁=-akJ/mol
4NH₃（g）+6NO（g）═5N₂（g）+6H₂O（g）△H₂=-bkJ/mol
H₂O（1）═H₂O（g）△H₃=+ckJ/mol
寫(xiě)出在298K時(shí)，氨氣燃燒生成N₂的熱化學(xué)方程式

。
（2）燃煤發(fā)電廠常利用反應(yīng)2CaCO₃（s）+2SO₂（g）+O₂（g）═2CaSO₄（s）+2CO₂（g）△H=-681.8kJ?mol^-1對(duì)煤進(jìn)行脫硫處理來(lái)減少SO₂的排放。對(duì)于該反應(yīng)，在T℃時(shí)，借助傳感器測(cè)得反應(yīng)在不同時(shí)間點(diǎn)上各物質(zhì)的濃度如下表：

時(shí)間/min
濃度/（mol?L^-1） 0 10 20 30 40 50

O₂ 1.00 0.79 0.60 0.60 0.64 0.64

CO₂ 0 0.42 0.80 0.80 0.88 0.88

①10～20min內(nèi)，平均反應(yīng)速率v（CO₂）=

mol?L^-1?min^-1；當(dāng)降低溫度，該反應(yīng)的平衡常數(shù)K

。（填“增大”、“減小”或“不變”）
②30min后，只改變某一條件，反應(yīng)重新達(dá)到平衡。根據(jù)上表中的數(shù)據(jù)判斷，改變的條件可能是

。（填字母）
A．通入一定量的CO₂
B．加入一定量的粉狀碳酸鈣
C．適當(dāng)縮小容器的體積
D．加入合適的催化劑
（3）NO_x的排放主要來(lái)自于汽車(chē)尾氣，有人利用反應(yīng)C（s）+2NO（g）?N₂（g）+CO₂（g）△H=-34.0kJ?mol^-1，用活性炭對(duì)NO進(jìn)行吸附。已知在密閉容器中加入足量的C和一定量的NO氣體，保持恒壓測(cè)得NO的轉(zhuǎn)化率隨溫度的變化如圖所示。由圖可知，1050K后反應(yīng)中NO的轉(zhuǎn)化率隨溫度升高而減小，其原因?yàn)?!--BA-->

；在1100K時(shí)，N₂的體積分?jǐn)?shù)為

。
（4）用碘水可吸收SO₂，其中I₂可進(jìn)行反應(yīng)H₂（g）+I₂（g）?2HI（g）△H＜0達(dá)平衡后，降低溫度，平衡可能逆向移動(dòng)，可能的原因是

。
（5）為避免汽車(chē)尾氣中的有害氣體對(duì)大氣的污染，需給汽車(chē)安裝尾氣凈化裝置。在凈化裝置中CO和NO發(fā)生反應(yīng)2NO（g）+2CO（g）?N₂（g）+2CO₂（g）△H=-746.8kJ?mol^-1，生成無(wú)毒的N₂和CO₂。實(shí)驗(yàn)測(cè)得，v_正=k_正?c²（NO）?c²（CO），v_逆=k_逆?c（N₂）?c²（CO₂）（k_正、k_逆為速率常數(shù)，只與溫度有關(guān)）。
①達(dá)到平衡后，僅升高溫度，k_正增大的倍數(shù)

（填“＞”、“＜”或“=”）k_逆增大的倍數(shù)。
②若在1L的密閉容器中充入1mol CO和1mol NO，在一定溫度下達(dá)到平衡時(shí)，CO的轉(zhuǎn)化率為40%，則
k
正
k
逆
=

。（算出具體數(shù)值，保留2位有效數(shù)字）

發(fā)布：2024/10/31 8:0:1組卷：16引用：1難度：0.5

解析

3．元素鉻（Cr）有多種存在形式?；卮鹣铝袉?wèn)題：
（1）Cr³⁺與Al³⁺的化學(xué)性質(zhì)相似，在Cr₂（SO₄）₃溶液中加入過(guò)量NaOH溶液，反應(yīng)的離子方程式為_(kāi)

。
（2）K₂Cr₂O₇其中元素鉻的化合價(jià)為

，通常用其檢測(cè)汽車(chē)司機(jī)是否酒后駕車(chē)，利用了其具有

性（“氧化”或者“還原”）
（3）已知：2Cr₂O₃（s）+3C（s）═3CO₂（g）+4Cr（s）△H=a kJ?mol^-1
C（s）+O₂（g）═CO₂（g）△H=bkJ?mol^-1
則2Cr（s）+
3
2
O₂（g）═Cr₂O₃（s）的△H=

kJ?mol^-1（用a、b表示）
（4）CrO₄^2-和Cr₂O₇^2-在溶液中可相互轉(zhuǎn)化。室溫下，初始濃度為1.0mol?L^-1的Na₂CrO₄溶液中c（Cr₂O₇^2-）隨c（H⁺）的變化如圖所示
①用離子方程式表示Na₂CrO₄溶液中的轉(zhuǎn)化反應(yīng)

②由圖可知，溶液酸性增大，CrO₄^2-的平衡轉(zhuǎn)化率

（填“增大“減小”或“不變”）。根據(jù)A點(diǎn)數(shù)據(jù)，計(jì)算出該轉(zhuǎn)化反應(yīng)的平衡常數(shù)為

。
③升高溫度，溶液中CrO₄^2-的平衡轉(zhuǎn)化率減小，則該反應(yīng)的△H

0（填“大于”“小于”或“等于”）。
（5）Ag⁺與CrO₄^2-生成磚紅色沉淀，當(dāng)溶液中c（Ag⁺）為2.0×10^-5mol?L^-1，此時(shí)溶液中c（CrO₄^2-）等于

mol?L^-1．（已知Ag₂ CrO₄的K_sp為2.0×10^-12）。
發(fā)布：2024/10/31 8:0:1組卷：3引用：1難度：0.5
解析

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物質(zhì)的量/mol 時(shí)間/min	NO	N₂	CO₂
0	0.200	0	0
10	0.116	0.042	0.042
20	0.080	0.060	0.060
30	0.080	0.060	0.060

時(shí)間/min 濃度/（mol?L^-1）	0	10	20	30	40	50
O₂	1.00	0.79	0.60	0.60	0.64	0.64
CO₂	0	0.42	0.80	0.80	0.88	0.88