《2026年学易优高考二轮总复习化学》

1. (2025·湖南省湖南师大附中高三检测) 二甲醚既是重要的工业品，也是燃料电池制氢的重要原料。二甲醚水蒸气重整制氢的总反应为 $ CH_3OCH_3(g) + (1 + 2x)H_2O(g) \xlongequal{} (4 + 2x)H_2(g) + (2 - 2x)CO(g) + 2xCO_2(g) $，其过程包括：
Ⅰ. $ CH_3OCH_3(g) + H_2O(g) \xlongequal{} 2CH_3OH(g) $ $ \Delta H_1 = +23.6 \, kJ · mol^{-1} $
Ⅱ. $ CH_3OH(g) + H_2O(g) \xlongequal{} CO_2(g) + 3H_2(g) $ $ \Delta H_2 = +49.5 \, kJ · mol^{-1} $
Ⅲ. $ CH_3OH(g) \xlongequal{} CO(g) + 2H_2(g) $ $ \Delta H_3 = +90.7 \, kJ · mol^{-1} $
Ⅳ. $ CO(g) + H_2O(g) \xlongequal{} CO_2(g) + H_2(g) $ $ \Delta H_4 = -41.2 \, kJ · mol^{-1} $
$ CO_2 $ 的选择性 ($ \frac{产生 \, CO_2 \, 的物质的量}{产生 \, CO \, 和 \, CO_2 \, 的总物质的量} $) 与水醚比 $ [\frac{n(H_2O)}{n(CH_3OCH_3)}] $ 和温度的关系如图 1 所示；423 K 时，平衡时 $ H_2 $ 的物质的量分数与水醚比的关系如图 2 所示：
(1) 图 1 中相同温度下，水醚比越大，$ CO_2 $ 的选择性越高的原因是 提高水醚比有利于反应Ⅱ、Ⅳ正向进行；相同水醚比时，温度升高，$ CO_2 $ 的选择性降低的原因是 温度升高时，反应Ⅱ正向进行增加的$CO_2$的量小于反应Ⅳ逆向进行减少的$CO_2$的量。
(2) 图 2 中水醚比大于 3 时，随水醚比的增大 $ H_2 $ 的物质的量分数减小的原因是 ______。

答案： 1.答案：
(1)提高水醚比有利于反应Ⅱ、Ⅳ正向进行温度升高时，反应Ⅱ正向进行增加的$\mathrm{CO_2}$的量小于反应Ⅳ逆向进行减少的$\mathrm{CO_2}$的量
(2)水醚比大于3时，再增大水醚比，气体的总物质的量及$\mathrm{H_2O(g)}$的物质的量分数均增大(或过量的水蒸气产生稀释作用)
解析：
(1)反应Ⅱ、Ⅳ会生成$\mathrm{CO_2}$，提高水醚比有利于反应Ⅱ、Ⅳ正向进行；反应Ⅱ为吸热反应，反应Ⅳ为放热反应，温度升高时，反应Ⅱ正向进行增加的$\mathrm{CO_2}$的量小于反应Ⅳ逆向进行减少的$\mathrm{CO_2}$的量，导致$\mathrm{CO_2}$的选择性降低。
(2)水醚比大于3时，再增大水醚比，气体的总物质的量及$\mathrm{H_2O(g)}$的物质的量分数均增大，且过量的水蒸气产生稀释作用，所以随水醚比的增大$\mathrm{H_2}$的物质的量分数减小。

2. (2025·江苏省南京市五校联盟高三联考) $ CO_2 $ 催化加氢直接合成二甲醚的反应为 $ 2CO_2(g) + 6H_2(g) \xlongequal{} CH_3OCH_3(g) + 3H_2O(g) $ $ \Delta H = -122.54 \, kJ · mol^{-1} $。有时还会发生副反应：$ CO_2(g) + H_2(g) \xlongequal{} CO(g) + H_2O(g) $ $ \Delta H = +41.2 \, kJ · mol^{-1} $，其他条件相同时，反应温度对 $ CO_2 $ 平衡总转化率及反应 2.5 小时的 $ CO_2 $ 实际总转化率影响如图 1 所示；反应温度对二甲醚的平衡选择性及反应 2.5 小时的二甲醚实际选择性影响如图 2 所示。(已知：$ CH_3OCH_3 $ 的选择性 $ = \frac{生成二甲醚的 \, CO_2 \, 物质的量}{反应共耗 \, CO_2 \, 物质的量} × 100\% $)
(1) 图 1 中，温度高于 $ 290^{\circ}C $，$ CO_2 $ 平衡总转化率随温度升高而上升的原因可能是 温度高于$290° C$，随着温度升高，$CO_2(g)+H_2(g)=CO(g)+H_2O(g)$平衡向右移动的程度大于$2CO_2(g)+6H_2(g)=CH_3OCH_3(g)+3H_2O(g)$平衡向左移动的程度，使$CO_2$的平衡总转化率上升。
(2) 图 2 中，在 $ 240 \sim 300^{\circ}C $ 范围内，相同温度下，二甲醚的实际选择性高于其平衡值，从化学反应速率的角度解释原因： ______。

答案： 2.
(1)温度高于$290° C$，随着温度升高，$\mathrm{CO_2(g)+H_2(g)=CO(g)+H_2O(g)}$平衡向右移动的程度大于$2\mathrm{CO_2(g)+6H_2(g)=CH_3OCH_3(g)+3H_2O(g)}$平衡向左移动的程度，使$\mathrm{CO_2}$的平衡总转化率上升
(2)$\mathrm{CO_2}$催化加氢直接合成二甲醚的反应活化能较低，而合成二甲醚时的副反应$\mathrm{CO_2(g)+H_2(g)=CO(g)+H_2O(g)}$活化能较高，所以二甲醚的实际选择性高于其平衡值

3. (2025·兰州模拟) 一定条件下，用 $ Fe_2O_3 $、$ NiO $ 或 $ Cr_2O_3 $ 作催化剂对燃煤烟气回收。反应为 $ 2CO(g) + SO_2(g) \xlongequal{} 2CO_2(g) + S(l) $ $ \Delta H = -270 \, kJ · mol^{-1} $。
(1) 其他条件相同、催化剂不同，$ SO_2 $ 的转化率随反应温度的变化如图 1，$ Fe_2O_3 $ 和 $ NiO $ 作催化剂均能使 $ SO_2 $ 的转化率达到最高，不考虑催化剂价格因素，选择 $ Fe_2O_3 $ 的主要优点是 $Fe_2O_3$作催化剂时，在相对较低温度可获得较高的$SO_2$转化率，从而节约能源。
(2) 某科研小组用 $ Fe_2O_3 $ 作催化剂，在 $ 380^{\circ}C $ 时，分别研究了 $ n(CO) : n(SO_2) $ 为 $ 1 : 1 $、$ 3 : 1 $ 时 $ SO_2 $ 转化率的变化情况 (图 2)。则图 2 中表示 $ n(CO) : n(SO_2) = 3 : 1 $ 的变化曲线为 a (填“a”或“b”)。

答案： 3.答案：
(1)$\mathrm{Fe_2O_3}$作催化剂时，在相对较低温度可获得较高的$\mathrm{SO_2}$转化率，从而节约能源
(2)a
解析：
(2)在其他条件不变时，增大$\mathrm{CO}$的浓度，可以提高$\mathrm{SO_2}$的平衡转化率。由图2可知转化率：$a＞b$。