1、高考化学+专题01+化学反应速率与化学平衡原理综合应用2020年高考化学专题01 化学反应速率与化学平衡原理综合应用1【2017新课标2卷】丁烯是一种重要的化工原料，可由丁烷催化脱氢制备。回答下列问题：（1）正丁烷（C4H10）脱氢制1-丁烯（C4H8）的热化学方程式如下：C4H10(g)= C4H8(g)+H2(g) H1已知：C4H10(g)+O2(g)= C4H8(g)+H2O(g) H2=119 kJmol1H2(g)+ O2(g)= H2O(g) H3=242 kJmol1反应的H1为_kJmol1。图（a）是反应平衡转化率与反应温度及压强的关系图，x_0.1（填“大于”或“小于”）
2、；欲使丁烯的平衡产率提高，应采取的措施是_（填标号）。A升高温度 B降低温度 C增大压强 D降低压强（2）丁烷和氢气的混合气体以一定流速通过填充有催化剂的反应器（氢气的作用是活化催化剂），出口气中含有丁烯、丁烷、氢气等。图（b）为丁烯产率与进料气中n（氢气）/n（丁烷）的关系。图中曲线呈现先升高后降低的变化趋势，其降低的原因是_。（3）图（c）为反应产率和反应温度的关系曲线，副产物主要是高温裂解生成的短碳链烃类化合物。丁烯产率在590之前随温度升高而增大的原因可能是_、_；590之后，丁烯产率快速降低的主要原因可能是_。【答案】（1）+123 小于 AD （2）氢气是产物之一，随着n(氢气)/
3、n(丁烷)增大，逆反应速率增大（3）升高温度有利于反应向吸热方向进行 温度升高反应速率加快丁烯高温裂解生成短链烃类 【解析】（1）根据盖斯定律，用式式可得式，因此H1=H2H3=119 kJ/mol +242 kJ/mol =+123 kJ/mol。由图（a）可以看出，温度相同时，由0.1 MPa变化到x MPa，丁烷的转化率增大，即平衡正向移动，根据反应前后气体系数之和增大，减小压强，平衡向正反应方向移动，即xv逆。tm时比tn时AsO43-浓度小，所以逆反应速率：tmP3P2P1 B .T4T3T2T1 CP1P2P3P4 DT1T2T3T4.III利用CO2制取甲醇(CH3OH)用CO2
4、催化加氢制取甲醇的反应为CO2(g)+3H2(g) CH3OH(g)+H2O(g) H=-b kJmol1(b0)。T时，将 1 mol CO2和4molH2充入的密闭溶液中，测得H2的物质的量随时间变化如图中实线所示(4)不能证明该反应达到化学平衡状态的是_。A气体的总压强不变BCH3 OH(g)和H2O(g)的物质的量之比不变C混合气体的密度不再不变D单位时间内断裂3NA个HH健同时形成2NA个C=O键(5)仅改变某个反应条件再进行两次实验，测得H2的物质的量随时间变化如图中虚线I、II所示。曲线对应的实验条件改变是_。【答案】 3H31/2H19/2H2 阳 H+ 3CO2+18e+18
5、H+=C3H6+6H2O （大致方向正确既可以给分，但与3对应的必须是最高点） CD BC 增大压强（或增大CO2的浓度）【解析】I(1) 2C3H6(g)+9O2(g)=6CO2(g)+6H2O(l) H1;2H2O(g)=2H2(g)+O2(g) H2;H2O(g)=H2O(l) H3。由可得，3CO2(g)+9H2(g) C3H6(g)+6H2O(g) 所以制取丙烯反应的H= 3H31/2H19/2H2。(2)以稀磷酸为电解质溶液，以石墨为电极，利用太阳能电池将CO2转化为丙烯。由图中信息可知，X为阴极、Y为阳极，阴极的电极反应为3CO2+18e+18H+=C3H6+6H2O，阳极的电极
6、反应为2H2O-4e-=4H+O2,反应过程中阴极要消耗氢离子，氢离子必须向阴极定向移动，所以交换膜为阳离子交换膜。电解池中的交换膜为阳离子交换膜，通过交换的离子是H+。阴极的电极反应为3CO2+18e+18H+=C3H6+6H2O。II.(3)将燃煤废气中的CO2转化为二甲醚的反应原理为2CO2(g)+6H2(g) CH3OCH3(g)+3H2O(g)。由图像可知，该反应的二氧化碳的转化率随温度升高而减小，所以该反应为放热反应。由化学方程式可知，在其他条件不变时，投料比n(H2)/n(CO2)=3时，平衡时CH3OCH3的体积分数最大，所以平衡时CH3OCH3的体积分数随投料比n(H2)/n
7、(CO2)变化的曲线图为。某温度下将2.0molCO2(g)和6.0molH2(g)充入容积为2L的密闭容器中。由题中信息及图像可知，温度越低、压强越大，则二甲醚的百分含量越高，所以T1T2T3T4.、P1P2P3P4，所以关于温度和压强的关系判断正确的是CD。III用CO2催化加氢制取甲醇的反应为CO2(g)+3H2(g) CH3OH(g)+H2O(g)H=-b kJmol1(b0)，该反应为放热反应。(4) A该反应是气体分子数减少的反应，所以当气体的总压强不变，达到平衡状态；B从反应开始在反应到达平衡之前，CH3 OH(g)和H2O(g)的物质的量之比一直不变，所以CH3 OH(g)和H
8、2O(g)的物质的量之比不变时，不一定是平衡状态；C混合气体的密度一直不变，所以无法根据密度判断平衡状态；D单位时间内断裂3NA个HH健同时形成2NA个C=O键，说明正反应速率和逆反应速率相等，达到平衡状态。总之，不能证明该反应达到化学平衡状态的是BC。(5)由曲线可知，改变条件后，不仅化学反应速率加快了，而且平衡也向正反应方向移动了，所以对应的实验条件改变是增大压强（或增大CO2的浓度），不可能是升高温度（因为正反应为放热反应）。点睛：本是考查了盖斯定律、电解原理、影响化学反应速率的因素、影响化学平衡的因素以及化学平衡状态判断，难度较大。在书写电极反应式时，要根据电解原理及电解池所要完成的任
9、务（即电解的总反应）先分析较简单电极的电极反应，再写出较复杂电极的电极反应式，确定参加电极反应的电解质离子，然后再确定离子交换膜的性质。2CO2的大量排放不仅会造成温室效应还会引起海水中富含二氧化碳后酸度增加，可能会杀死一些海洋生物，甚至会溶解掉部分海床，从而造成灾难性的后果。所以二氧化碳的吸收和利用成为当前研究的重要课题。（1）工业上以CO2与H2为原料合成甲醇，再以甲醇为原料来合成甲醚。已知：CO2（g）+3H2（g）CH3OH（g）+H2O（g） H12CH3OH（g）CH3OCH3（g）+H2O（g） H2=-24.5 kJmol12CO2（g）+6H2（g） CH3OCH3（g）+3
10、H2O（g） H3=-122.5 kJmol1甲醇的电子式为_；H1=_kJmol-1（2）某科研小组探究用活性炭处理汽车尾气的可行性，在T1体积为2L的恒温密闭容器中进行了实验，并根据实验数据绘制了如下图像，其中X代表NO浓度变化，Y代表N2和CO2浓度变化：若15min，后升高到一定温度，达到新平衡后容器中N2、CO2、NO的浓度之比为1：1：3，到达到新平衡时CO2的反应速率与图中a点相比较，速率_(填“增大”、“减小”或“不变”)，此时平衡常数K与T1相比_(填“增大”、“减小”或“不变”)。T1时该反应的平衡常数为_。如上图所示，若15min后改变了一个条件，t时刻建立新的平衡，b点
11、坐标(0.6，t)，c点坐标(0.3，t)。则改变的条件可能是_(填序号)。a扩大容器体积 b升高温度 c使用合适催化剂 d移走部分NO（3）已知：H2CO3的电离常数Ka1=4.410-7，Ka2=510-11。25时若用1L 1mol L-1的NaOH溶液吸收CO2，当溶液中c(CO32-)：c(H2CO3)=2200，此时该溶液的pH值为_。（4）以熔融K2CO3为电解质的甲醚燃料电池，具有能量转化率高，储电量大等特点，则该电池的负极电极反应式为_。【答案】 49 增大 减小 4 ad 10 CH3OCH312e6CO32=8CO23H2O【解析】(1)甲醇的结构简式为CH3OH，电子式
12、为；已知：CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)H1，2CH3OH(g)CH3OCH3(g)+H2O(g)H=-24.5kJmol-1，3CO2(g)+6H2(g)CH3OCH3(g)+3H2O(g)H=-122.5kJmol-1，根据盖斯定律，-得3CO2(g)+6H2(g)2CH3OH(g)+2H2O(g)H=-98kJmol-1，则CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)H1=-49kJmol-1，故答案为：；49；(2)反应的方程式为2NO+C N2+CO2，起始(mol/L) 2 0 0反应(mol/L) 1.6 0.8 0.8平衡(mol/L) 0
13、.4 0.8 0.8平衡时N2、CO2、NO的浓度之比为1：1：2，升高到一定温度，反应速率增大，达到新平衡后容器中N2、CO2、NO的浓度之比为1：1：3，则升高温度，平衡逆向移动，正反应为放热反应，平衡常数减小，故答案为：增大；减小；根据上述分析，T1时该反应的平衡常数=4，故答案为：4；根据图示，若15min后改变了一个条件，t时刻建立新的平衡，b点坐标(0.6，t)，c点坐标(0.3，t)。X、Y的浓度均减小，均变成原来的。a扩大容器体积，平衡不移动，但浓度减小，正确；b升高温度，平衡一定移动，浓度变化幅度不可能相等，错误；c使用合适催化剂，反应速率加快，平衡不移动，浓度不变，错误；d
14、移走部分NO，平衡不移动，相当于扩大容器体积，浓度减小，正确；故选ad；(3)= Ka2Ka1=510-114.410-7=2200，解得c(H+)=10-10 mol/L，pH=10，故答案为：10；(4)以熔融K2CO3为电解质的甲醚燃料电池中甲醚在负极发生氧化反应生成二氧化碳，电极反应式为CH3OCH312e6CO32=8CO23H2O，故答案为：CH3OCH312e6CO32=8CO23H2O。3TiO2和TiCl4均为重要的工业原料。已知：.TiCl4(g)+O2(g)TiO2(s)+2Cl2(g) H1=-175.4kJmol-1.2C(s)+O2(g)2CO(g) H2= -220.9kJmol-1 请回答下列问题：（1）TiCl4(g)与CO(g)反应生成TiO2(s)、C(s)和氯气的热化学方程式为_。升高温度，对该反应的影响为_。（2）若反应的逆反应活化能表示为EkJmol-1，则E_220.9(填“”“”或“=”)。（3）t时，向10 L恒容密
