届高三化学二轮专题增分训练化学反应原理综合原卷+解析卷.docx
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届高三化学二轮专题增分训练化学反应原理综合原卷+解析卷
化学反应原理综合【原卷】
1.(成都市2020届高三第二次统考)
(1)t1℃时,密闭容器中,通入一定量的CO和H2O,发生如下反应:
CO(g)+H2O(g)
CO2(g)+H2(g)ΔH<0。
容器中各物质浓度(单位:
mol·L-1)变化如下表所示:
时间(min)
CO
H2O
CO2
H2
0
0.200
0.300
0
0
2
0.138
0.238
0.062
0.062
3
c1
c2
c3
c3
4
c1
c2
c3
c3
5
0.116
0.216
0.084
6
0.096
0.266
0.104
①一定处于平衡状态的时间段为___。
②5~6min时间段内,平衡移动方向为___(填“向左移动”或“向右移动”),根据表中数据判断,平衡移动的原因是___(填字母编号)。
a.增加了H2O(g)的量b.增加氢气浓度
c.使用催化剂d.降低温度
③t2℃时(t2>t1),在相同条件下发生上述反应,达平衡时,CO浓度______c1(填“>”“<”或“=”)。
(2)已知反应Fe(s)+CO2(g)
FeO(s)+CO(g)的平衡常数随温度变化情况如图1所示:
①用CO还原FeO制备Fe的反应是______(填“吸热”或“放热”)反应。
②温度为T2时,实验测得该反应体系中CO浓度为CO2的2.5倍,则T2___T1(填“>”“<”或“=”)。
(3)工业上常用CO、CO2和H2合成甲醇燃料,其原理为:
①CO(g)+2H2(g)
CH3OH(g)ΔH<0
②CO2(g)+H2(g)
CO(g)+H2O(g)ΔH>0
当混合气体的组成固定时,CO平衡转化率(α)与温度和压强的关系如图2所示。
图中的压强由大到小的顺序为______,判断理由是_________;试解释CO平衡转化率随温度升高而减小的原因是____________。
2.(广深珠三校2020届高三第一次联考)随着科技的进步,合理利用资源、保护环境成为当今社会关注的焦点。
甲胺铅碘(CH3NH3PbI3)用作全固态钙钛矿敏化太阳能电池的敏化剂,可由CH3NH2、PbI2及HI为原料合成,回答下列问题:
(1)制取甲胺的反应为CH3OH(g)+NH3(g)⇌CH3NH2(g)+H2O(g) ΔH。
已知该反应中相关化学键的键能数据如下:
共价键
C—O
H—O
N—H
C—N
C—H
键能/kJ·mol-1
351
463
393
293
414
则该反应的ΔH=_________kJ·mol-1。
(2)上述反应中所需的甲醇工业上利用水煤气合成,反应为CO(g)+2H2(g)⇌CH3OH(g) ΔH<0。
在一定条件下,将1molCO和2molH2通入密闭容器中进行反应,当改变某一外界条件(温度或压强)时,CH3OH的体积分数φ(CH3OH)变化趋势如图所示:
①平衡时,M点CH3OH的体积分数为10%,则CO的转化率为_________。
②X轴上a点的数值比b点_________(填“大”或“小”)。
某同学认为上图中Y轴表示温度,你认为他判断的理由是________________________________。
(3)工业上可采用CH3OH
CO+2H2的方法来制取高纯度的CO和H2。
我国学者采用量子力学方法,通过计算机模拟,研究了在钯基催化剂表面上甲醇制氢的反应历程,其中吸附在钯催化剂表面上的物种用*标注。
甲醇(CH3OH)脱氢反应的第一步历程,有两种可能方式:
方式A:
CH3OH*→CH3O*+H*Ea=+103.1kJ·mol-1
方式B:
CH3OH*→CH3*+OH*Eb=+249.3kJ·mol-1
由活化能E值推测,甲醇裂解过程主要历经的方式应为_________(填A、B)。
下图为计算机模拟的各步反应的能量变化示意图。
该历程中,放热最多的步骤的化学方程式为______________________________________________。
(4)常温下,PbI2饱和溶液(呈黄色)中c(Pb2+)=1.0×10-3mol·L-1,则Ksp(PbI2)=_________。
3.(江西省顶级名校2020届高三第四次联考)甲醇可作为燃料电池的原料。
CO2和CO可作为工业合成甲醇(CH3OH)的直接碳源,
(1)已知在常温常压下:
①CH3OH(l)+O2(g)=CO(g)+2H2O(g);ΔH=﹣355.0kJ∕mol
②2CO(g)+O2(g)=2CO2(g)ΔH=-566.0kJ/mol
③H2O(l)=H2O(g)ΔH=+44.0kJ/mol
写出表示甲醇燃烧热的热化学方程式:
___________________________
(2)利用CO和H2在一定条件下可合成甲醇,发生如下反应:
CO(g)+2H2(g)=CH3OH(g),其两种反应过程中能量的变化曲线如下图a、b所示,下列说法正确的是__________。
A.上述反应的ΔH=-91kJ·mol-1
B.a反应正反应的活化能为510kJ·mol-1
C.b过程中第Ⅰ阶段为吸热反应,第Ⅱ阶段为放热反应
D.b过程使用催化剂后降低了反应的活化能和ΔH
E.b过程的反应速率:
第Ⅱ阶段>第Ⅰ阶段
(3)下列是科研小组设计的一个甲醇燃料电池,两边的阴影部分为a,b惰性电极,分别用导线与烧杯的m,n相连接,工作原理示意图如图:
①b极电极反应式为____________。
②在标准状况下,若通入112mL的O2,(假设烧杯中的溶液的体积为200mL,体积不变)最后反应终止时烧杯中溶液的pH为______。
(4)可利用CO2根据电化学原理制备塑料,既减少工业生产对乙烯的依赖,又达到减少CO2排放的目的。
以纳米二氧化钛膜为工作电极,稀硫酸为电解质溶液,在一定条件下通入CO2进行电解,在阴极可制得低密度聚乙烯
(简称LDPE)。
①电解时,阴极的电极反应式是________。
②工业上生产1.4×102kg的LDPE,理论上需要标准状况下________L的CO2。
4.(昆明一中2020届高三第三次双基检测)氨是一种重要的化工原料,工业合成氨对农业、化工和国防意义重大。
合成氨反应为:
N2(g)+
H2(g)
NH3(g),回答下列问题:
(1)化学键键能数据如下:
化学键
H-H
N
N
N-H
E/kJ▪mol-1
436
946
391
上述反应的△H=____________;若正反应的活化能为Ea正(kJ/mol'),则逆反应的活化能Ea逆=kJ/mol(用含Ea正的代数式表示)。
(2)在合成氨的反应中,外界条件会对平衡发生移动产生影响。
如图表示随外界条件改变,氨气的体积分数(φ)的变化趋势。
若横坐标x表示压强,则变化趋势正确的是__________,(填曲线字母标号,下同);若x为温度,则变化趋势正确的是__________。
(3)p(N2)、p(H2)、p(NH3)分别代表N2、H2、NH3的分压,上述反应的压力平衡常数表达式Kp=_________(用平衡时的分压代替平衡时的浓度表示);已知:
一定条件下,V正、V逆分别与k正、k逆成正比,其中k正、k逆为速率常数,随温度升高而增大,温度一定时,k正:
k逆为常数。
若合成氨反应达到平衡后,再升高温度时,理论上活化分子百分数_______,(填“增大”“减小”或“不变”,下同),k正:
k逆与升高温度前比较将_____________。
(4)工业上,合成氨反应在高压条件下进行,实际上Kp值不仅与温度有关,还与压力和气体组成有关。
一定条件下,上述合成氨反应接近平衡时,遵循如下方程:
。
其中r(NH3)为氨合成反应的净速率,a为常数,与催化剂性质及反应条件有关,该条件下,实验测得a=0.5,则反应达到平衡时,k正、k逆、kp三者的关系式为____________________。
5.(河南省中原名校2020届高三上学期第四次质量考评)已知某密闭容器中存在可逆反应2CO(g)+4H2(g)
CH3CH2OH(g)+H2O(g)ΔH。
测得其他条件相同时,CO的平衡转化率随着温度(T)、压强(p)的变化如图1中曲线所示,平衡常数K与温度关系如图2所示。
回答下列问题:
(1)该反应的ΔH______0(填“>”或“<”,后同),p1_____p2,M、N相比,混合气体平均相对分子质量较大的是__________。
(2)A、B、C、D四点中能正确表示该反应的平衡常数K与温度T的关系的点为______。
(3)下列各项数据能表明一定温度下,恒容密闭容器中反应2CO(g)+4H2(g)
CH3CH2OH(g)+H2O(g)达到平衡状态的是___________。
a.气体密度保持不变b.反应过程中c(CO)︰c(H2)=1︰2
c.生成速率:
v(CO)=2v(H2O)d.ΔH一定
(4)若在恒容条件下,最初向容器中通入1molCO、2mol·H2,在适当催化剂、温度下使其发生反应2CO(g)+4H2(g)
CH3CH2OH(g)+H2O(g)。
测得开始时容器总压为3×105Pa,反应经2min达到平衡且平衡时体系压强降低了
,则v(CO)=
__________Pa/min,该温度下的平衡常数为Kp的值为___________。
6.(惠州市2020届高三二调)CO2和CH4是两种重要的温室气体,通过CH4和CO2反应制造更高价值化学品是目前的研究目标。
(1)250℃时,以镍合金为催化剂,向4L容器中通入6molCO2、6molCH4,发生如下反应:
CO2(g)+CH4(g)
2CO(g)+2H2(g)。
平衡体系中各组分体积分数如下表:
物质
CH4
CO2
CO
H2
体积分数
0.1
0.1
0.4
0.4
①此温度下该反应的平衡常数K=__________。
②已知:
CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(g)△H=
890.3kJ·mol-1
CO(g)+H2O(g)=CO2(g)+H2(g)△H=+2.8kJ·mol-1
2CO(g)+O2(g)=2CO2(g)△H=
566.0kJ·mol-1
反应CO2(g)+CH4(g)
2CO(g)+2H2(g)的△H=_____________kJ·mol-1
(2)以二氧化钛表面覆盖Cu2Al2O4为催化剂,可以将CO2和CH4直接转化成乙酸。
①在不同温度下催化剂的催化效率与乙酸的生成速率如图所示。
250~300℃时,温度升高而乙酸的生成速率降低的原因是______。
②为了提高该反应中CH4的转化率,可以采取的措施是________。
(3)Li2O、Na2O、MgO均能吸收CO2;
①如果寻找吸收CO2的其他物质,下列建议不合理的是______
a.可在具有强氧化性的物质中寻找
b.可在碱性氧化物中寻找
c.可在ⅠA、ⅡA族元素形成的氧化物中寻找
②Li2O吸收CO2后,产物用于合成Li4SiO4,Li4SiO4用于吸收、释放CO2,原理是:
在500℃,CO2与Li4SiO4接触后生成Li2CO3;平衡后加热至700℃,反应逆向进行,放出CO2,Li4SiO4再生,说明该原理的化学方程式是_____________。
(4)高温电解技术能高效实现下列反应:
CO2+H2O
CO+H2+O2,其可将释放的CO2转化为具有工业利用价值的产品。
工作原理示意图如下:
CO2在电极a放电的电极反应式是______________
7.(安徽省三人行名校联盟2020届高三联考)在氮及其化合物的化工生产中,对有关反应的反应原理进行研究有着重要意义。
(1)t℃时,关于N2、NH3的两个反应的信息如下表所示:
化学反应
正反应活化能
逆反应活化能
t℃时平衡常数
N2(g)+O2(g)=2NO(g)△H>0
akJ/mol
bkJ/mol
K1
4NH3(g)+5O2(g)=4NO(g)+6H2O(g)△H<0
ckJ/mol
dkJ/mol
K2
请写出t℃时氨气被一氧化氮氧化生成无毒气体的热化学方程式:
______________________,t℃时该反应的平衡常数为__________(用K1和K2表示)。
(2)工业合成氨的原理为:
N2(g)+3H2(g)
2NH3(g)下图甲表示在一定体积的密闭容器中反应时,H2的物质的量浓度随时间的变化。
图乙表示在其他条件不变的情况下,起始投料H2与N2的物质的量之比(设为x)与平衡时NH3的物质的量分数的关系。
①图甲中0~t1min内,v(N2)=_____mol·L-1·min-1;b点的v(H2)正_____a点的v(H2)逆(填“大于”“小于”或“等于”)。
②己知某温度下该反应达平衡时各物质均为1mol,容器体积为1L,保持温度和压强不变,又充入3molN2后,平衡________(填“向右移动”“向左移动”或“不移动”)。
(3)①科学家研究出以尿素为动力的燃料电池新技术。
用这种电池可直接去除城市废水中的尿素,既能产生净化的水,又能发电。
尿素燃料电池结构如图所示,写出负极电极反应式:
________________________________________________。
②理论上电池工作时,每消耗标准状况下2.24LO2时,可产生的电量为________(法拉第常数为96500C/mol)。
化学反应原理综合【解析卷】
1.(成都市2020届高三第二次统考)
(1)t1℃时,密闭容器中,通入一定量的CO和H2O,发生如下反应:
CO(g)+H2O(g)
CO2(g)+H2(g)ΔH<0。
容器中各物质浓度(单位:
mol·L-1)变化如下表所示:
时间(min)
CO
H2O
CO2
H2
0
0.200
0.300
0
0
2
0.138
0.238
0.062
0.062
3
c1
c2
c3
c3
4
c1
c2
c3
c3
5
0.116
0.216
0.084
6
0.096
0.266
0.104
①一定处于平衡状态的时间段为___。
②5~6min时间段内,平衡移动方向为___(填“向左移动”或“向右移动”),根据表中数据判断,平衡移动的原因是___(填字母编号)。
a.增加了H2O(g)的量b.增加氢气浓度
c.使用催化剂d.降低温度
③t2℃时(t2>t1),在相同条件下发生上述反应,达平衡时,CO浓度______c1(填“>”“<”或“=”)。
(2)已知反应Fe(s)+CO2(g)
FeO(s)+CO(g)的平衡常数随温度变化情况如图1所示:
①用CO还原FeO制备Fe的反应是______(填“吸热”或“放热”)反应。
②温度为T2时,实验测得该反应体系中CO浓度为CO2的2.5倍,则T2___T1(填“>”“<”或“=”)。
(3)工业上常用CO、CO2和H2合成甲醇燃料,其原理为:
①CO(g)+2H2(g)
CH3OH(g)ΔH<0
②CO2(g)+H2(g)
CO(g)+H2O(g)ΔH>0
当混合气体的组成固定时,CO平衡转化率(α)与温度和压强的关系如图2所示。
图中的压强由大到小的顺序为______,判断理由是_________;试解释CO平衡转化率随温度升高而减小的原因是____________。
【答案】
(1)3~4min向右移动a>
(2)放热>
(3)p1>p2>p3相同温度下,由于反应①为气体分子数减小的反应,加压平衡正向移动,CO转化率增大,而反应②为气体分子数不变的反应,产生CO的量不受压强影响,故增大压强时,有利于提高CO的转化率反应①为放热反应,升高温度,平衡逆向移动,使得体系中CO的量增大,反应②为吸热反应,升高温度时,平衡正向移动,产生CO的量增大,总结果就是随温度升高,CO的转化率减小
【解析】⑴①从表格中数据分析,第3~4min时,体系中各物质的浓度不再变化,说明反应已经达到平衡状态,故答案为:
3~4min。
②5~6min时间段内,H2O(g)的浓度增大,CO的浓度减小,说明是增加了H2O(g)的量,使平衡正向移动,故答案为:
向右移动;a。
③该反应的正反应为放热反应,升高温度,平衡逆向移动,CO转化率减小,则t2℃反应达到平衡时,CO浓度>c1,故答案为:
>。
⑵①由题图1可知,升高温度,化学平衡常数增大,说明Fe(s)+CO2(g)
FeO(s)+CO(g)为吸热反应,则其逆反应为放热反应,故答案为:
放热。
②K(T2)=c(CO)/c(CO2)=2.5>K(T1),根据图像信息可知,K越大,对应的温度越高,所以T2>T1,故答案为:
>。
⑶反应①是体积减小的反应,反应②是等体积反应,从上到下,转化率增长,说明是增大压强,因此压强由大到小的顺序为p1>p2>p3,判断理由是相同温度下,由于反应①为气体分子数减小的反应,加压平衡正向移动,CO转化率增大,而反应②为气体分子数不变的反应,产生CO的量不受压强影响,故增大压强时,有利于提高CO的转化率,CO平衡转化率随温度升高而减小的原因应①为放热反应,升高温度,平衡逆向移动,使得体系中CO的量增大,反应②为吸热反应,升高温度时,平衡正向移动,产生CO的量增大,总结果就是随温度升高,CO的转化率减小,故答案为:
p1>p2>p3;相同温度下,由于反应①为气体分子数减小的反应,加压平衡正向移动,CO转化率增大,而反应②为气体分子数不变的反应,产生CO的量不受压强影响,故增大压强时,有利于提高CO的转化率;反应①为放热反应,升高温度,平衡逆向移动,使得体系中CO的量增大,反应②为吸热反应,升高温度时,平衡正向移动,产生CO的量增大,总结果就是随温度升高,CO的转化率减小。
2.(广深珠三校2020届高三第一次联考)随着科技的进步,合理利用资源、保护环境成为当今社会关注的焦点。
甲胺铅碘(CH3NH3PbI3)用作全固态钙钛矿敏化太阳能电池的敏化剂,可由CH3NH2、PbI2及HI为原料合成,回答下列问题:
(1)制取甲胺的反应为CH3OH(g)+NH3(g)⇌CH3NH2(g)+H2O(g) ΔH。
已知该反应中相关化学键的键能数据如下:
共价键
C—O
H—O
N—H
C—N
C—H
键能/kJ·mol-1
351
463
393
293
414
则该反应的ΔH=_________kJ·mol-1。
(2)上述反应中所需的甲醇工业上利用水煤气合成,反应为CO(g)+2H2(g)⇌CH3OH(g) ΔH<0。
在一定条件下,将1molCO和2molH2通入密闭容器中进行反应,当改变某一外界条件(温度或压强)时,CH3OH的体积分数φ(CH3OH)变化趋势如图所示:
①平衡时,M点CH3OH的体积分数为10%,则CO的转化率为_________。
②X轴上a点的数值比b点_________(填“大”或“小”)。
某同学认为上图中Y轴表示温度,你认为他判断的理由是________________________________。
(3)工业上可采用CH3OH
CO+2H2的方法来制取高纯度的CO和H2。
我国学者采用量子力学方法,通过计算机模拟,研究了在钯基催化剂表面上甲醇制氢的反应历程,其中吸附在钯催化剂表面上的物种用*标注。
甲醇(CH3OH)脱氢反应的第一步历程,有两种可能方式:
方式A:
CH3OH*→CH3O*+H*Ea=+103.1kJ·mol-1
方式B:
CH3OH*→CH3*+OH*Eb=+249.3kJ·mol-1
由活化能E值推测,甲醇裂解过程主要历经的方式应为_________(填A、B)。
下图为计算机模拟的各步反应的能量变化示意图。
该历程中,放热最多的步骤的化学方程式为______________________________________________。
(4)常温下,PbI2饱和溶液(呈黄色)中c(Pb2+)=1.0×10-3mol·L-1,则Ksp(PbI2)=_________。
【答案】
(1)-12
(2)25%小随着Y值的增大,φ(CH3OH)减小,平衡CO(g)+2H2(g)⇌CH3OH(g)向逆反应方向进行,故Y为温度
(3)ACHO*+3H*=CO*+4H*(或CHO*=CO*+H*)
(4)4×10-9
【解析】⑴未断键的可以不计算,只计算断键和成键的,因此该反应的ΔH=351+393–293–463=-12kJ·mol-1,故答案为:
-12。
⑵
CO(g)+2H2(g)⇌CH3OH(g)
开始:
1mol2mol0
转化:
xmol2xmolxmol
平衡:
(1-x)mol(2-2x)molxmol
,解得x=0.25mol,
①平衡时,M点CH3OH的体积分数为10%,则CO的转化率为25%,故答案为:
25%。
②根据图象得出X轴上a点的数值比b点小,某同学认为上图中Y轴表示温度,其判断的理由是随着Y值的增大,φ(CH3OH)减小,平衡CO(g)+2H2(g)⇌CH3OH(g)向逆反应方向进行,故Y为温度,故答案为:
小;随着Y值的增大,φ(CH3OH)减小,平衡CO(g)+2H2(g)⇌CH3OH(g)向逆反应方向进行,故Y为温度。
(3)由活化能E值推测,甲醇裂解过程主要历经的方式应为A,该历程中,放热最多的步骤是CHO*+3H*的反应阶段,因此该反应的化学方程式为CHO*+3H*=CO*+4H*(或CHO*=CO*+H*),故答案为:
A;CHO*+3H*=CO*+4H*(或CHO*=CO*+H*)。
(4)常温下,PbI2饱和溶液(呈黄色)中c(Pb2+)=1.0×10-3mol·L-1,则
,故答案为:
4×10-9。
3.(江西省顶级名校2020届高三第四次联考)甲醇可作为燃料电池的原料。
CO2和CO可作为工业合成甲醇(CH3OH)的直接碳源,
(1)已知在常温常压下:
①CH3OH(l)+O2(g)=CO(g)+2H2O(g);ΔH=﹣355.0kJ∕mol
②2CO(g)+O2(g)=2CO2(g)ΔH=-566.0kJ/mol
③H2O(l)=H2O(g)ΔH=+44.0kJ/mol
写出表示甲醇燃烧热的热化学方程式:
___________________________
(2)利用CO和H2在一定条件下可合成甲醇,发生如下反应:
CO(g)+2H2(g)=CH3OH(g),其两种反应过程中能量的变化曲线如下图a、b所示,下列说法正确的是__________。
A.上述反应的ΔH=-91kJ·mol-1
B.a反应正反应的活化能为510kJ·mol-1
C.b过程中第Ⅰ阶段为吸热反应,第Ⅱ阶段为放热反应
D.b过程使用催化剂后降低了反应的活化能和ΔH
E.b过程的反应速率:
第Ⅱ阶段>第Ⅰ阶段
(3)下列
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- 届高三 化学 二轮 专题 训练 化学反应 原理 综合 解析