《2026年学易优高考二轮总复习化学》

2. (2025·河北卷)乙二醇($EG$)是一种重要的基础化工原料,可通过石油化工和煤化工等工业路线合成。
(1)石油化工路线中,环氧乙烷($EO$)水合工艺是一种成熟的乙二醇生产方法,环氧乙烷和水反应生成乙二醇,伴随生成二乙二醇($DEG$)的副反应。
主反应:${EO(aq) + H_{2}O(l)\xlongequal{}EG(aq)}$ $\Delta H＜0$
副反应:${EO(aq) + EG(aq)\xlongequal{}DEG(aq)}$
体系中环氧乙烷初始浓度为$1.5\ mol·L^{-1}$,恒温下反应$30\ min$,环氧乙烷完全转化,产物中$n(EG):n(DEG)=10:1$。
①$0\sim30\ min$内,$v_{总}(EO)=$0.05$\ mol·L^{-1}·min^{-1}$。
②下列说法正确的是cd(填序号)。
a. 主反应中,生成物总能量高于反应物总能量
b. $0\sim30\ min$内,$v_{总}(EO)=v_{总}(EG)$
c. $0\sim30\ min$内,$v_{主}(EG):v_{副}(DEG)=11:1$
d. 选择适当催化剂可提高乙二醇的最终产率
(2)煤化工路线中,利用合成气直接合成乙二醇,原子利用率可达$100\%$,具有广阔的发展前景。反应如下:
${2CO(g) + 3H_{2}(g)\xlongequal{}HOCH_{2}CH_{2}OH(g)}$ $\Delta H$
按化学计量比进料,固定平衡转化率$\alpha$,探究温度与压强的关系。$\alpha$分别为$0.4$、$0.5$和$0.6$时,温度与压强的关系如图:

①代表$\alpha = 0.6$的曲线为______(填“$L_{1}$”“$L_{2}$”或“$L_{3}$”)；原因是______。
②$\Delta H$＜$0$(填“$＞$”“$＜$”或“$=$”)。
③已知:反应$a{A(g) + bB(g)\xlongequal{}yY(g) + zZ(g)}$,$K_{x}=\frac{x^{y}(Y)x^{z}(Z)}{x^{a}(A)x^{b}(B)}$,$x$为组分的物质的量分数。
$M$、$N$两点对应的体系,$K_{x}(M)$=$K_{x}(N)$(填“$＞$”“$＜$”或“$=$”),$D$点对应体系的$K_{x}$的值为12。
④已知:反应$a{A(g) + bB(g)\xlongequal{}yY(g) + zZ(g)}$,$K_{p}=\frac{p^{y}(Y)p^{z}(Z)}{p^{a}(A)p^{b}(B)}$,$p$为组分的分压。调整进料比为$n(CO):n(H_{2})=m:3$,系统压强维持$p_{0}\ MPa$,使$\alpha(H_{2}) = 0.75$,此时$K_{p}=$_________$\ MPa^{-4}$(用含有$m$和$p_{0}$的代数式表示)。

答案：
(1)①0.05 ②cd
$(2)①L_1 $该反应为气体分子数减小的反应，温度相同时，增大压强，平衡正向移动，固定平衡转化率增大 ②＜ ③= 12
$ ④\frac {(m - 1.5)^2}{m p_o} × ( \frac {0.75}{m p_o} )^2$
解析：
(1)①环氧乙烷的初始浓度为$1.5 mol · L^{-1}，$反应30 min，环氧乙烷完全转化，则0∼30 min内，v_总$(EO) = \frac {\Delta c_总(EO)}{\Delta t} = \frac {1.5 mol · L^{-1}}{30 min} = 0.05 mol · L^{-1} · min^{-1}。$②主反应$\Delta H $＜ 0，为放热反应，生成物总能量低于反应物总能量，a错误；由题目信息知，合成乙二醇的过程中伴随着副反应的发生，EG既是主反应的生成物，又是副反应的反应物，即EG的浓度变化量小于EO的浓度变化量，故v_总(EO) ＞ v_总(EG)，b错误；由题目信息知，反应完成后产物中n(EG) : n(DEG) = 10 : 1，即$\Delta n(EG) : \Delta n(DEG) = 10 : 1，$反应时间相同，则v_总(EG) : v_制(DEG) = 10 : 1，结合v_总(EG) = v_主(EG) - v_制(EG)可得，$\frac {v_主(EG) - v_制(EG)}{v_制(DEG)} = \frac {10}{1}，$则v_主(EG) : v_制(DEG) = 11 : 1，c正确；选择适当催化剂可以提高主反应的选择性，从而提高乙二醇的最终产率，d正确。
(2)①由题目信息知，该反应为气体分子数减小的反应，同一温度下，增大压强，平衡正向移动，则$\alpha$增大，故$L_1、$$L_2、$$L_3$分别代表$\alpha = 0.6、$0.5、0.4的曲线。②由图可知，压强相等时，温度越高则对应的平衡转化率$\alpha$越小，即平衡逆向移动，故该反应为放热反应，$\Delta H ＜ 0。$③M、N两点对应平衡转化率相等，则平衡时各组分物质的量分数均相等，故K_x(M) = K_x(N)；D点对应的平衡转化率为0.5，根据题给信息知，该反应按化学计量比进料，设起始加入2 mol CO、$3 mol H_2，$列三段式：
$2CO(g) + 3H_2(g) \rightleftharpoons HOCH_2CH_2OH(g)$
$\begin{matrix}$
起始量/mol & 2 & 3 & 0 \\
转化量/mol & 1 & 1.5 & 0.5 \\
平衡量/mol & 1 & 1.5 & 0.5 \\
$\end{matrix}$
平衡时$x(CO) = \frac {1}{3}、$$x(H_2) = \frac {1}{2}、$$x(HOCH_2CH_2OH) = \frac {1}{6}，$则D点对应体系的$K_x = \frac {1}{6} × ( \frac {1}{3} )^2 × ( \frac {1}{2} )^3 = 12。$④设在该条件下，起始时加入$( \frac {1}{3} )^2 × ( \frac {1}{2} )^3 mmol CO$和$3 mol H_2，$$\alpha(H_2) = 0.75，$则$H_2$转化了2.25 mol，由此列三段式：
$2CO(g) + 3H_2(g) \rightleftharpoons HO CH_2CH_2OH(g)$
$\begin{matrix}$
起始量/mol & m & 3 & 0 \\
转化量/mol & 1.5 & 2.25 & 0.75 \\
平衡量/mol & m - 1.5 & 0.75 & 0.75 \\
$\end{matrix}$
平衡时$x(CO) = \frac {m - 1.5}{m}、$$x(H_2) = \frac {0.75}{m}、$$x(HOCH_2CH_2OH) = \frac {0.75}{m}，$
则$K_p = \frac { \frac {0.75}{m} p_0 × ( \frac {0.75}{m} p_0 )^2}{( \frac {m - 1.5}{m} p_0 )^2 × ( \frac {0.75}{m} p_0 )^3} MPa^{-4} = \frac { \frac {1}{(m - 1.5)^2 p_0^2} × \frac {0.75^3}{m^3} p_0^3 }{ \frac {(0.75)^3}{m^3} p_0^3 } MPa^{-4}。$

3. (2025·广东卷)钛单质及其化合物在航空、航天、催化等领域应用广泛。
(1)基态$Ti$原子的价层电子排布式为3d²4s²。
(2)$298\ K$下,反应${TiO_{2}(s) + 2C(s) + 2Cl_{2}(g)\xlongequal{}TiCl_{4}(g) + 2CO(g)}$的$\Delta H＜0$、$\Delta S＞0$,则$298\ K$下该反应能(填“能”或“不能”)自发进行。
(3)以$TiCl_{4}$为原料可制备$TiCl_{3}$。将$5.0\ mol\ TiCl_{4}$与$10.0\ mol\ Ti$放入容积为$V_{0}\ L$的恒容密闭容器中,反应体系存在下列过程。

①$\Delta H_{1}=$−267.8$\ kJ·mol^{-1}$。
②不同温度下,平衡时反应体系的组成如图。曲线Ⅰ对应的物质为TiCl₂(s)。

③温度$T_{0}\ K$下,$n[{TiCl_{4}(g)]}=$0.5$\ mol$,反应(c)的平衡常数$K=$$\frac{( \frac{6.0}{V_0} )^4}{( \frac{0.5}{V_0} )^3}$$$(列出算式,无须化简)。
(4)钛基催化剂可以催化储氢物质肼($N_{2}H_{4}$)的分解反应:
(e)${N_{2}H_{4}\xlongequal{}N_{2} + 2H_{2}}$
(f)${3N_{2}H_{4}\xlongequal{}N_{2} + 4NH_{3}}$
为研究某钛基催化剂对上述反应的影响,以肼的水溶液为原料(含$N_{2}H_{4}$的物质的量为$n_{0}$),进行实验,得到$n_{1}/n_{0}$、$n_{2}/n_{0}$随时间$t$变化的曲线如图。其中,$n_{1}$为${H_{2}}$与${N_{2}}$的物质的量之和;$n_{2}$为剩余$N_{2}H_{4}$的物质的量。
设$n_{e}$为$0\sim t$时间段内反应(e)消耗$N_{2}H_{4}$的物质的量,该时间段内,本体系中催化剂的选择性用$\frac{n_{e}}{n_{0}-n_{2}}×100\%$表示。
①$0\sim t_{0}\ min$内,$N_{2}H_{4}$的转化率为1−y₂(用含$y_{2}$的代数式表示)。
②$0\sim t_{0}\ min$内,催化剂的选择性为$\frac{3y₁+y₂−1}{8(1−y₂)}×100%$(用含$y_{1}$与$y_{2}$的代数式表示,写出推导过程)。

答案： $(1)3d^24s^2 (2)$能
(3)①−267.8
$②TiCl_2(s) ③0.5$
$(4)①1−y_2 ②$设$t_0 min$时，反应(e)转化的$N_2H_4$的物质的量为e，反应(f)转化的$N_2H_4$的物质的量为3f，存在如下转化关系：
$N_2H_4 \rightleftharpoons N_2 + 2H_2$
转化量：e e 2e
$3N_2H_4 \rightleftharpoons N_2 + 4NH_3$
转化量 3f f 4f
则$n_1 = 3e + f、$$n_2 = n_0 − (e + 3f)$
$\frac {3e + f}{n_0} = y_1 ·s ·s ①$
$\frac {n_0 - (e + 3f)}{n_0} = y_2 ·s ·s ②$
联立①②可得$e = \frac {3y_1 + y_2 - 1}{8} n_0，$$f = \frac {3 - y_1 - 3y_2}{8} n_0$
则$0 ∼ t_0 min$时，催化剂的选择性为$\frac {e}{e + 3f} × 100\% = \frac { \frac {3y_1 + y_2 - 1}{8(1 - y_2)} } × 100\%$
解析：
(1)Ti为第四周期ⅣB族元素，故基态Ti原子的价层电子排布式是$3d^24s^2。$$(2)\Delta H − T\Delta S $＜ 0时反应能自发进行，而由已知信息可知，该反应的\Delta H ＜ 0、\Delta S ＞ 0，该反应的$\Delta H − T\Delta S ＜ 0$恒成立，故该反应在298 K时能自发进行。
(3)①根据反应(a)、(b)、(c)的物质转化关系，由盖斯定律可知，(c)−2(b) = (a)，故$\Delta H_1 = +132.4 kJ · mol^{-1} − 2 × 200.1 kJ · mol^{-1} = −267.8 kJ · mol^{-1}。$②反应(a)为放热反应，反应(b)为吸热反应，故随着温度升高，$TiCl_2(s)$的物质的量减少，故曲线Ⅰ代表的物质是$TiCl_2(s)。$③平衡体系中的物质有$TiCl_4(g)、$$TiCl_3(g)、$Ti(s)、$TiCl_2(s)、$$TiCl_3(s)，$结合上述分析及题图可知，曲线Ⅱ应代表$TiCl_3(g)，$且$T_0 K$下$TiCl_2(s)、$$TiCl_3(s)$的物质的量均为0，根据投料情况知，Ti元素共15 mol，Cl元素共20 mol，则根据元素守恒及题中数据可得，$T_0 K$下$n[TiCl_4(g)] = 0.5 mol。$反应(c)的平衡常数$K = \frac {c^4(TiCl_3, g)}{c^3(TiCl_4, g)} = \frac {[ \frac {n(TiCl_3, g)}{V_0} ]^4}{[ \frac {n(TiCl_4, g)}{V_0} ]^3} = \frac {( \frac {6.0}{V_0} )^4}{( \frac {0.5}{V_0} )^3}。$
(4)①根据题意及图像可知，$0 ∼ t_0 min$内，$y_1 = \frac {n(H_2) + n(N_2)}{n(N_2H_4)}，$$y_2 = \frac {n_剩余(N_2H_4)}{n(N_2H_4)}，$故$0 ∼ t_0 min$内，$N_2H_4$的转化率为$1 − y_2。$②初始加入$N_2H_4$的物质的量为$n_0，$$0 ∼ t_0 min$内，设反应(e)消耗的$N_2H_4$的物质的量为e，反应(f)消耗的$N_2H_4$的物质的量为3f，则存在如下转化关系：
$N_2H_4 \rightleftharpoons N_2 + 2H_2$
转化量：e e 2e
$3N_2H_4 \rightleftharpoons N_2 + 4NH_3$
转化量 3f f 4f
故$\frac {3e + f}{n_0} = y_1，$$\frac {n_0 - e - 3f}{n_0} = y_2，$两式联立可得催化剂的选择性为$\frac {e}{e + 3f} × 100\% = \frac {3y_1 + y_2 - 1}{8(1 - y_2)} × 100\%。$