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2026年薪火金卷高考仿真模拟卷化学
注：目前有些书本章节名称可能整理的还不是很完善，但都是按照顺序排列的，请同学们按照顺序仔细查找。练习册 2026年薪火金卷高考仿真模拟卷化学 答案主要是用来给同学们做完题方便对答案用的，请勿直接抄袭。
17. (14分)丙烯是重要的化工原料,目前生产丙烯主要有丙烷直接脱氢等技术。
丙烷直接脱氢制丙烯的主副反应:
主反应:$C_3H_8(g)⇌C_3H_6(g)+H_2(g)\ \ \Delta H_1=+134\ kJ·mol^{-1}$;
副反应:$C_3H_8(g)⇌C_2H_4(g)+CH_4(g)\ \ \Delta H_2=+88\ kJ·mol^{-1}$。
回答下列问题:
(1)已知反应$CO_2(g)+H_2(g)⇌CO(g)+H_2O(g)\ \ \Delta H_3=+41\ kJ·mol^{-1}$,则利用$CO_2(g)$氧化丙烷脱氢制丙烯:$CO_2(g)+C_3H_8(g)⇌C_3H_6(g)+CO(g)+H_2O(g)\ \ \Delta H_4=$
(2)对于主反应$C_3H_8(g)⇌C_3H_6(g)+H_2(g)\ \ \Delta H_1=+134\ kJ·mol^{-1}$,在
(3)某温度下,向容积为2L的刚性密闭容器中通入$1.2\ mol\ C_3H_8$,压强为$0.75\ MPa$,反应后测得平衡时各组分的分压(即组分的物质的量分数$×$总压)为$p(C_3H_8)=0.5\ MPa$、$p(CH_4)=0.075\ MPa$,则该温度下,用物质的量浓度表示主反应的平衡常数$K$的数值为
(4)以$In/Zn$作为催化剂,丙烷与二氧化碳可通过耦合法制丙烯,主要发生如下反应:
①$C_3H_8(g)⇌C_3H_6(g)+H_2(g)$
②$C_3H_8(g)⇌C_2H_4(g)+CH_4(g)$
③$3CO_2(g)+9H_2(g)⇌C_3H_6(g)+6H_2O(g)$
在$580\ {^{\circ}C}$时,将$C_3H_8$和$CO_2$按体积比$1:1$充入一密闭容器中进行反应,实验测得体系中$C_3H_8(g)$、$CO_2(g)$的平衡转化率和$C_3H_6(g)$的平衡产率随压强变化如下图所示。随压强增大$C_3H_8(g)$的平衡转化率先增大后减小的原因为
若在$580\ {^{\circ}C}$时恒压的密闭容器中只发生反应①$C_3H_8(g)⇌C_3H_6(g)+H_2(g)$,向原料气$C_3H_8(g)$中掺入水蒸气,达到平衡时提高丙烯的产率,其原因是
丙烷直接脱氢制丙烯的主副反应:
主反应:$C_3H_8(g)⇌C_3H_6(g)+H_2(g)\ \ \Delta H_1=+134\ kJ·mol^{-1}$;
副反应:$C_3H_8(g)⇌C_2H_4(g)+CH_4(g)\ \ \Delta H_2=+88\ kJ·mol^{-1}$。
回答下列问题:
(1)已知反应$CO_2(g)+H_2(g)⇌CO(g)+H_2O(g)\ \ \Delta H_3=+41\ kJ·mol^{-1}$,则利用$CO_2(g)$氧化丙烷脱氢制丙烯:$CO_2(g)+C_3H_8(g)⇌C_3H_6(g)+CO(g)+H_2O(g)\ \ \Delta H_4=$
+175
$kJ·mol^{-1}$。(2)对于主反应$C_3H_8(g)⇌C_3H_6(g)+H_2(g)\ \ \Delta H_1=+134\ kJ·mol^{-1}$,在
高温
(填“高温”“低温”或“任意温度”)时可自发进行,在此温度条件下,$C-C$比$C-H$更易断裂,则生产丙烯应选择较低温度下的高效催化剂,其原因是防止高温条件下C3H8中C-C断裂,使副反应的选择性提高,主反应C3H6的产率下降
。(3)某温度下,向容积为2L的刚性密闭容器中通入$1.2\ mol\ C_3H_8$,压强为$0.75\ MPa$,反应后测得平衡时各组分的分压(即组分的物质的量分数$×$总压)为$p(C_3H_8)=0.5\ MPa$、$p(CH_4)=0.075\ MPa$,则该温度下,用物质的量浓度表示主反应的平衡常数$K$的数值为
0.049
(保留两位有效数字)。(4)以$In/Zn$作为催化剂,丙烷与二氧化碳可通过耦合法制丙烯,主要发生如下反应:
①$C_3H_8(g)⇌C_3H_6(g)+H_2(g)$
②$C_3H_8(g)⇌C_2H_4(g)+CH_4(g)$
③$3CO_2(g)+9H_2(g)⇌C_3H_6(g)+6H_2O(g)$
在$580\ {^{\circ}C}$时,将$C_3H_8$和$CO_2$按体积比$1:1$充入一密闭容器中进行反应,实验测得体系中$C_3H_8(g)$、$CO_2(g)$的平衡转化率和$C_3H_6(g)$的平衡产率随压强变化如下图所示。随压强增大$C_3H_8(g)$的平衡转化率先增大后减小的原因为
压强低于0.3MPa时,压强增大,反应③平衡正向移动,H2浓度减小,H2浓度的变化对反应①影响为主,反应①平衡正向移动,丙烷转化率增大;压强高于0.3MPa时,压强变化对反应①②影响为主,增大压强平衡逆向移动,丙烷转化率降低
。若在$580\ {^{\circ}C}$时恒压的密闭容器中只发生反应①$C_3H_8(g)⇌C_3H_6(g)+H_2(g)$,向原料气$C_3H_8(g)$中掺入水蒸气,达到平衡时提高丙烯的产率,其原因是
向原料气C3H8(g)中掺入水蒸气,为保证压强不变,则要增大容器的容积,平衡会正向移动,从而提高产物丙烯的产率
。
答案：
17.解析
(1)将${CO_{2}(g) +H_{2}(g)⇌ CO(g) +H_{2}O(g)}\ \ \ \Delta H_{3}=+41\ {kJ· mol^{-1}}$编号为反应ⅰ,结合目标反应${CO_{2}(g) +C_{3}H_{8}(g)⇌ C_{3}H_{6}(g) +CO(g) +H_{2}O(g)}$知,利用盖斯定律,将主反应$+$反应ⅰ得目标反应,则$\Delta H_{4}=+134\ {kJ· mol^{-1}}+41\ {kJ· mol^{-1}}=+175\ {kJ· mol^{-1}}$。
(2)主反应${C_{3}H_{8}(g)⇌ C_{3}H_{6}(g) +H_{2}(g)}\ \ \ \Delta H_{1}=+134\ {kJ· mol^{-1}}$为气体分子数增大的吸热反应,即$\Delta S ＞ 0$,$\Delta H ＞ 0$,则在高温时$\Delta H-T\Delta S ＜ 0$,即在高温时可自发进行;根据高温条件下${C-C}$比${C-H}$更易断裂,选择较低温度下的高效催化剂生产丙烯时,可防止高温条件下${C_{3}H_{8}}$中${C-C}$断裂,使副反应的选择性提高,主反应${C_{3}H_{6}}$的产率下降。
(3)设平衡时氢气、甲烷的物质的量分别为$a\ {mol}$、$b\ {mol}$,由题意可建立如下三段式:
${C_{3}H_{8}(g)⇌ C_{3}H_{6}(g) +H_{2}(g)}$
起始/${mol}$ $1.2$ $0$ $0$
转化/${mol}$ $a$ $a$ $a$
平衡/${mol}$ $1.2-a$ $a$ $a$
${C_{3}H_{8}(g)⇌ C_{2}H_{4}(g) +CH_{4}(g)}$
起始/${mol}$ $1.2-a$ $0$ $0$
转化/${mol}$ $b$ $b$ $b$
平衡/${mol}$ $1.2-a-b$ $b$ $b$
由平衡前后物质的量之比等于压强之比可知,平衡时,气体的总压强为$\dfrac{0.75\ {MPa}×(1.2+a+b)}{1.2}$,由丙烷的分压为$0.5\ {MPa}$可得$\dfrac{1.2-a-b}{1.2+a+b}×\dfrac{0.75×(1.2+a+b)}{1.2}=0.5$,由甲烷的分压为$0.075\ {MPa}$可得$\dfrac{b}{1.2+a+b}×\dfrac{0.75×(1.2+a+b)}{1.2}=0.075$,解联立方程可得$a=0.28$、$b=0.12$,则平衡时,丙烷的物质的量为$0.8\ {mol}$,由容器的容积为$2\ {L}$可知,主反应的平衡常数$K=\dfrac{\dfrac{0.28}{2}×\dfrac{0.28}{2}}{\dfrac{0.8}{2}}=0.049$。
(4)由图可知,压强低于$0.3\ {MPa}$时,随压强增大,反应以气体分子数减小的反应③为主,平衡正向移动,丙烯产率增大;压强高于$0.3\ {MPa}$时,随压强增大,反应以气体分子数增大的反应①②为主,平衡逆向移动,丙烯产率减小,所以随压强增大丙烯的平衡产率先增大后减小;向原料气${C_{3}H_{8}(g)}$中掺入水蒸气,为保证压强不变,则要增大容器的容积,使平衡会正向移动,从而增大反应物的转化率,提高产物丙烯的产率。
答案
(1)$+175$
(2)高温 防止高温条件下${C_{3}H_{8}}$中${C-C}$断裂,使副反应的选择性提高,主反应${C_{3}H_{6}}$的产率下降
(3)$0.049$
(4)压强低于$0.3{MPa}$时,压强增大,反应③平衡正向移动,${H_{2}}$浓度减小,${H_{2}}$浓度的变化对反应①影响为主,反应①平衡正向移动,丙烷转化率增大;压强高于$0.3{MPa}$时,压强变化对反应①②影响为主,增大压强平衡逆向移动,丙烷转化率降低 向原料气${C_{3}H_{8}(g)}$中掺入水蒸气,为保证压强不变,则要增大容器的容积,平衡会正向移动,从而提高产物丙烯的产率
(1)将${CO_{2}(g) +H_{2}(g)⇌ CO(g) +H_{2}O(g)}\ \ \ \Delta H_{3}=+41\ {kJ· mol^{-1}}$编号为反应ⅰ,结合目标反应${CO_{2}(g) +C_{3}H_{8}(g)⇌ C_{3}H_{6}(g) +CO(g) +H_{2}O(g)}$知,利用盖斯定律,将主反应$+$反应ⅰ得目标反应,则$\Delta H_{4}=+134\ {kJ· mol^{-1}}+41\ {kJ· mol^{-1}}=+175\ {kJ· mol^{-1}}$。
(2)主反应${C_{3}H_{8}(g)⇌ C_{3}H_{6}(g) +H_{2}(g)}\ \ \ \Delta H_{1}=+134\ {kJ· mol^{-1}}$为气体分子数增大的吸热反应,即$\Delta S ＞ 0$,$\Delta H ＞ 0$,则在高温时$\Delta H-T\Delta S ＜ 0$,即在高温时可自发进行;根据高温条件下${C-C}$比${C-H}$更易断裂,选择较低温度下的高效催化剂生产丙烯时,可防止高温条件下${C_{3}H_{8}}$中${C-C}$断裂,使副反应的选择性提高,主反应${C_{3}H_{6}}$的产率下降。
(3)设平衡时氢气、甲烷的物质的量分别为$a\ {mol}$、$b\ {mol}$,由题意可建立如下三段式:
${C_{3}H_{8}(g)⇌ C_{3}H_{6}(g) +H_{2}(g)}$
起始/${mol}$ $1.2$ $0$ $0$
转化/${mol}$ $a$ $a$ $a$
平衡/${mol}$ $1.2-a$ $a$ $a$
${C_{3}H_{8}(g)⇌ C_{2}H_{4}(g) +CH_{4}(g)}$
起始/${mol}$ $1.2-a$ $0$ $0$
转化/${mol}$ $b$ $b$ $b$
平衡/${mol}$ $1.2-a-b$ $b$ $b$
由平衡前后物质的量之比等于压强之比可知,平衡时,气体的总压强为$\dfrac{0.75\ {MPa}×(1.2+a+b)}{1.2}$,由丙烷的分压为$0.5\ {MPa}$可得$\dfrac{1.2-a-b}{1.2+a+b}×\dfrac{0.75×(1.2+a+b)}{1.2}=0.5$,由甲烷的分压为$0.075\ {MPa}$可得$\dfrac{b}{1.2+a+b}×\dfrac{0.75×(1.2+a+b)}{1.2}=0.075$,解联立方程可得$a=0.28$、$b=0.12$,则平衡时,丙烷的物质的量为$0.8\ {mol}$,由容器的容积为$2\ {L}$可知,主反应的平衡常数$K=\dfrac{\dfrac{0.28}{2}×\dfrac{0.28}{2}}{\dfrac{0.8}{2}}=0.049$。
(4)由图可知,压强低于$0.3\ {MPa}$时,随压强增大,反应以气体分子数减小的反应③为主,平衡正向移动,丙烯产率增大;压强高于$0.3\ {MPa}$时,随压强增大,反应以气体分子数增大的反应①②为主,平衡逆向移动,丙烯产率减小,所以随压强增大丙烯的平衡产率先增大后减小;向原料气${C_{3}H_{8}(g)}$中掺入水蒸气,为保证压强不变,则要增大容器的容积,使平衡会正向移动,从而增大反应物的转化率,提高产物丙烯的产率。
答案
(1)$+175$
(2)高温 防止高温条件下${C_{3}H_{8}}$中${C-C}$断裂,使副反应的选择性提高,主反应${C_{3}H_{6}}$的产率下降
(3)$0.049$
(4)压强低于$0.3{MPa}$时,压强增大,反应③平衡正向移动,${H_{2}}$浓度减小,${H_{2}}$浓度的变化对反应①影响为主,反应①平衡正向移动,丙烷转化率增大;压强高于$0.3{MPa}$时,压强变化对反应①②影响为主,增大压强平衡逆向移动,丙烷转化率降低 向原料气${C_{3}H_{8}(g)}$中掺入水蒸气,为保证压强不变,则要增大容器的容积,平衡会正向移动,从而提高产物丙烯的产率
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