版高考化学二轮通用题化学反应原理综合练习有答案.docx
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版高考化学二轮通用题化学反应原理综合练习有答案
2020版高考化学二轮通用题:
化学反应原理综合练习有答案
**化学反应原理综合**
1、H2与O2发生反应的过程的模型如下(“—”表示化学键):
下列说法不正确的是( )
A.过程Ⅰ是吸热过程
B.过程Ⅲ一定是放热过程
C.该反应过程所有旧化学键都断裂,且形成了新化学键
D.该反应的能量转化形式只能以热能的形式进行
【答案】D
【解析】A项,过程Ⅰ是分子化学键断裂形成原子,属于吸热过程,正确;B项,过程Ⅲ为新化学键的形成过程,是放热过程,正确;C项,过程Ⅰ中所有的旧化学键断裂,过程Ⅲ为新化学键形成的过程,正确;D项,该反应可通过燃料电池实现化学能到电能的转化,错误。
2、(2019·天津卷)
多晶硅是制作光伏电池的关键材料。
以下是由粗硅制备多晶硅的简易过程。
回答下列问题:
Ⅰ.硅粉与HCl在300℃时反应生成1molSiHCl3气体和H2,放出225kJ热量,该反应的热化学方程式为______________________。
SiHCl3的电子式为________。
Ⅱ.将SiCl4氢化为SiHCl3有三种方法,对应的反应依次为:
①SiCl4(g)+H2(g)SiHCl3(g)+HCl(g) ΔH1>0
②3SiCl4(g)+2H2(g)+Si(s)4SiHCl3(g) ΔH2<0
③2SiCl4(g)+H2(g)+Si(s)+HCl(g)3SiHCl3(g) ΔH3
(1)氢化过程中所需的高纯度H2可用惰性电极电解KOH溶液制备,写出产生H2的电极名称________(填“阳极”或“阴极”),该电极反应方程式为____________________________________________
_______________________________________________________。
(2)已知体系自由能变ΔG=ΔH-TΔS,ΔG<0时反应自发进行。
三个氢化反应的ΔG与温度的关系如图1所示,可知:
反应①能自发进行的最低温度是________;相同温度下,反应②比反应①的ΔG小,主要原因是________________________________________________
________________________________________________________。
(3)不同温度下反应②中SiCl4转化率如图2所示。
下列叙述正确的是________(填序号)。
a.B点:
v正>v逆 b.v正:
A点>E点
c.反应适宜温度:
480~520℃
(4)反应③的ΔH3=________(用ΔH1,ΔH2表示)。
温度升高,反应③的平衡常数K________(填“增大”、“减小”或“不变”)。
(5)由粗硅制备多晶硅过程中循环使用的物质除SiCl4、SiHCl3和Si外,还有________(填分子式)。
[解析] Ⅰ.该反应的热化学方程式为:
Si(s)+3HCl(g)
SiHCl3(g)+H2(g) ΔH=-225kJ·mol-1。
SiHCl3的结构式为
,故电子式为
。
Ⅱ.
(1)用惰性电极电解KOH溶液,实质为电解水,阴极上产生氢气,电极反应式为:
2H2O+2e-===2OH-+H2↑。
(2)ΔG<0时,反应能自发进行,故反应①自发进行的最低温度为1000℃。
由于ΔG=ΔH-TΔS,反应②的ΔH2<0,而反应①的ΔH1>0,ΔH2<ΔH1,ΔS1>ΔS2,因此相同温度下反应②比反应①的ΔG小的主要原因为ΔH2<ΔH1。
(3)a项,同一点比较正逆反应速率看反应进行方向,B点反应正向进行,所以v正>v逆,正确;b项,不同点比较正逆反应速率看反应条件,A点温度低于E点温度,所以v正:
A点 (4)根据盖斯定律,由反应②-反应①,可得反应③,则ΔH3=ΔH2-ΔH1。 由ΔH2<0,ΔH1>0知ΔH3<0,反应③为放热反应,升高温度,平衡逆向移动,平衡常数减小。 (5)根据由粗硅制备多晶硅的过程可知,循环使用的物质还有HCl和H2。 [答案] Ⅰ.Si(s)+3HCl(g) SiHCl3(g)+H2(g) ΔH=-225kJ·mol-1 Ⅱ. (1)阴极 2H2O+2e-===H2↑+2OH-或2H++2e-===H2↑ (2)1000℃ ΔH2<ΔH1导致反应②的ΔG小 (3)ac (4)ΔH2-ΔH1 减小 (5)HCl、H2 3、甲醇是重要的化工原料,发展前景广阔。 (1)利用甲醇可制成微生物燃料电池(利用微生物将化学能直接转化成电能的装置)。 某微生物燃料电池装置如右图所示: A极是________极(填“正”或“负”), 其电极反应式是________。 (2)研究表明CO2加氢可以合成甲醇。 CO2和H2可发生如下两个反应: I.CO2(g)+3H2(g) CH3OH(g)+H2O(g)ΔH1 II.CO2(g)+H2(g) CO(g)+H2O(g)ΔH2 ①反应I的化学平衡常数表达式K=________。 ②有利于提高反应I中CO2的平衡转化率的措施有________(填序号)。 a.使用催化剂b.加压c.增大CO2和H2的初始投料比 ③研究温度对于甲醇产率的影响。 在210℃~290℃,保持原料气中CO2和H2的投料比不变,按一定流速通过催化剂甲,主要发生反应I,得到甲醇的实际产率、平衡产率与温度的关系如右图所示。 ΔH1________0(填“>”、“=”或“<”),其依据是________。 ④某实验控制压强一定,CO2和H2初始投料比一定,按一定流速通过催化剂乙,经过相同时间测得如下实验数据(反应未达到平衡状态): T(K) CO2实际转化率(%) 甲醇选择性(%)【注】 543 12.3 42.3 553 15.3 39.1 【注】甲醇选择性: 转化的CO2中生成甲醇的百分比 表中实验数据表明,升高温度,CO2的实际转化率提高而甲醇的选择性降低,其原因是________。 参考答案: (1)负(1分)CH3OH—6e−+H2O==CO2+6H+(2分) (2)① (1分) ②b(1分) ③<(1分)温度升高,甲醇的平衡产率降低(2分) ④温度升高,I、II的反应速率均加快,但对II的反应速率的影响更大。 (2分) 4、二氧化硫是危害最为严重的大气污染物之一,它主要来自化石燃料的燃烧,研究CO催化还原SO2的适宜条件,在燃煤电厂的烟气脱硫中具有重要价值。 Ⅰ.从热力学角度研究反应 (1)C(s)+O2(g)===CO2(g) ΔH1=-393.5kJ·mol-1 CO2(g)+C(s)===2CO(g) ΔH2=172.5kJ·mol-1 S(s)+O2(g)===SO2(g) ΔH3=-296.0kJ·mol-1 写出CO还原SO2的热化学方程式: ____________________________________________ ________________________________________________________________________。 (2)关于CO还原SO2的反应,下列说法正确的是________。 A.在恒温恒容条件下,若反应体系压强不变,则反应已达到平衡状态 B.平衡状态时,2v正(CO)=v逆(SO2) C.其他条件不变,增大SO2的浓度,CO的平衡转化率增大 D.在恒温恒压的容器中,向达到平衡状态的体系中充入N2,SO2的平衡转化率不变 Ⅱ.NOx的排放主要来自汽车尾气,包含NO2和NO,有人提出用活性炭对NOx进行吸附,发生反应如下: 反应a: C(s)+2NO(g)N2(g)+CO2(g) ΔH=-34.0kJ·mol-1 反应b: 2C(s)+2NO2(g)N2(g)+2CO2(g) ΔH=-64.2kJ·mol-1 (3)对于反应a,在T1℃时,借助传感器测得反应在不同时间点上各物质的浓度如下: 时间/min 浓度/(mol·L-1) 0 10 20 30 40 50 NO 1.00 0.58 0.40 0.40 0.48 0.48 N2 0 0.21 0.30 0.30 0.36 0.36 ①0~10min内,NO的平均反应速率v(NO)=__________,当升高反应温度,该反应的平衡常数K________(填“增大”“减小”或“不变”)。 ②30min后,只改变某一条件,反应重新达到平衡;根据上表中的数据判断改变的条件可能是______(填字母)。 A.加入一定量的活性炭 B.通入一定量的NO C.适当缩小容器的体积 D.加入合适的催化剂 (4)①某实验室模拟反应b,在密闭容器中加入足量的C和一定量的NO2气体,维持温度为T2℃,如图为不同压强下反应b经过相同时间NO2的转化率随着压强变化的示意图。 请从动力学角度分析,1050kPa前,反应b中NO2转化率随着压强增大而增大的原因: ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________; 在1100kPa时,NO2的体积分数为________。 ②用某物质的平衡分压代替其物质的量浓度也可以表示化学平衡常数(记作Kp);在T2℃、1.1×106Pa时,该反应的化学平衡常数Kp=__________(用计算表达式表示)。 已知: 气体分压(p分)=气体总压(p总)×体积分数。 解析: Ⅰ. (1)CO与SO2反应的化学方程式为2CO+SO2===2CO2+S。 ①C(s)+O2(g)===CO2(g),②CO2(g)+C(s)===2CO(g),③S(s)+O2(g)===SO2(g),根据盖斯定律有①-②-③得出2CO(g)+SO2(g)===2CO2(g)+S(s) ΔH=ΔH1-ΔH2-ΔH3=-270.0kJ·mol-1。 (2)A.根据反应方程式,硫为固体,其余为气体,反应前后气体分子数不相等,因此当压强不再改变,说明反应达到平衡,故A正确;B.利用不同物质的速率表示反应达到平衡时,要求反应的方向一正一逆,且反应速率之比等于化学计量数之比,即v正(CO)=2v逆(SO2)才能表示反应已达到平衡状态,故B错误;C.其他条件不变,增大SO2的浓度,增加反应物的浓度,平衡向正反应方向移动,CO的转化率增大,故C正确;D.恒温恒压下,通入非反应气体,容器的体积增大,各物质的浓度降低,相当于减压,平衡向逆反应方向移动,SO2的转化率降低,故D错误。 Ⅱ.(3)①根据反应速率的定义,v(NO)=(1.00-0.58)mol·L-1÷10min=0.042mol·L-1·min-1;反应a和b都是放热反应,升高温度,平衡向逆反应方向移动,即升高温度,平衡常数K减小; ②A.活性炭为固体,加入活性炭,不影响化学平衡,故A不符合题意;B.通入一定量的NO,NO浓度增大,平衡向正反应方向移动,N2浓度增大,故B符合题意;C.适当缩小容器的体积,所有气体的浓度均增大,故C符合题意;D.加入合适的催化剂,不影响化学平衡,故D不符合题意。 (4)①根据示意图可知,1050kPa前反应未达到平衡状态,随着压强增大,反应速率加快,NO2的转化率增大;假设通入1molNO2, 2C(s)+2NO2(g)N2(g)+2CO2(g) 起始/mol100 变化/mol0.40.20.4 平衡/mol0.60.20.4 1100kPa时,NO2的体积分数为 ×100%=50%; ②NO2的体积分数为 ,N2的体积分数为 = ,CO2的体积分数为 = ,Kp= = = ×1.1×106。 答案: Ⅰ. (1)2CO(g)+SO2(g)===2CO2(g)+S(s) ΔH=-270.0kJ·mol-1 (2)AC Ⅱ.(3)①0.042mol·L-1·min-1 减小 ②BC (4)①1050kPa前反应未达平衡状态,随着压强增大,反应速率加快,NO2的转化率增大 50% ② ×1.1×106 5、(2020届新题预测) 采用H2或CO催化还原NO能达到消除污染的目的,在氮氧化物尾气处理领域有着广泛应用。 回答下列问题: (1)用CO处理NO时产生两种无毒、无害的气体,该反应的氧化产物为________。 (2)已知: 氢气的燃烧热为285.8kJ/mol 2NO(g)===N2(g)+O2(g) ΔH1=-180.5kJ/mol H2O(g)===H2O(l) ΔH2=-44kJ/mol 写出用H2处理NO生成水蒸气和1molN2的热化学方程式: ______________________________________。 (3)针对上述用H2处理NO生成水蒸气和1molN2的反应,回答下列问题: ①研究表明,上述反应中,反应速率v=k·c2(NO)·c2(H2),其中k为速率常数,只与温度有关。 t1时刻,v=v1,若此刻保持温度不变,将c(NO)增大到原来的2倍时,c(H2)减小为原来的 (此时v=v2)。 则有v1______v2(填“>”“<”或“=”)。 ②在温度T时,向容积固定的密闭容器中充入3molNO和2molH2发生上述反应,起始压强为p0,一段时间后,反应达到平衡,此时压强p=0.9p0,则NO的平衡转化率α(NO)=______(结果保留三位有效数字),该反应的平衡常数Kp=______(用含p的代数式表示,Kp为以分压表示的平衡常数,且某气体的分压=总压×该气体的物质的量分数)。 (4)实验室常用NaOH溶液吸收法处理NOx,反应的化学方程式如下: (已知NO不能与NaOH溶液反应) NO+NO2+2NaOH===2NaNO2+H2O 2NO2+2NaOH===NaNO2+NaNO3+H2O ①若NOx(此处为NO和NO2的混合气体)能被NaOH溶液完全吸收,则x的取值范围为________。 ②1molNO2和溶质物质的量为1mol的NaOH溶液恰好完全反应后,溶液中各离子浓度由大到小的顺序为______________________________________________。 (5)一氧化氮空气质子交换膜燃料电池将化学能转化为电能的同时,实现了制硝酸、发电、环保三位一体的结合,其工作原理如图所示,写出放电过程中负极的电极反应式: ________________________,若过程中产生2molHNO3,则消耗标准状况下O2的体积为________L。 解析: (1)用CO处理NO时产生两种无毒、无害的气体,分别为N2和CO2,氧化产物为CO2。 (2)由氢气的燃烧热为285.8kJ/mol可得: 2H2(g)+O2(g)===2H2O(l) ΔH3=-571.6kJ/mol,根据盖斯定律,用H2处理NO生成1mol氮气和水蒸气的热化学方程式为2H2(g)+2NO(g)===N2(g)+2H2O(g) ΔH=ΔH3+ΔH1-2ΔH2=-664.1kJ/mol。 (3)①k只与温度有关,故当c(NO)增大到原来的2倍,c(H2)减少为原来的 时,v1与v2相等;②设反应达到平衡时,生成xmolN2。 根据题意可列出三段式: 2H2(g)+2NO(g)===N2(g)+2H2O(g) 起始/mol 2 3 0 0 转化/mol2x2xx2x 平衡/mol2-2x3-2xx2x 反应达到平衡,此时压强p=0.9p0,则有 = = =0.9,解得x=0.5,故NO的转化率α(NO)= ×100%≈33.3%,由分压公式可知,p(H2)= p,p(NO)= p,p(N2)= p,p(H2O)= p,则Kp= = = 。 (4)①NO不能被NaOH溶液单独吸收,NO2可以被NaOH溶液单独吸收,因此NO和NO2的混合气体被NaOH溶液完全吸收的条件应满足: n(NO)∶n(NO2)≤1,当n(NO)∶n(NO2)=1时,x取最小值1.5,因为混有NO,所以x的最大值<2,故x的取值范围为1.5≤x<2;②等物质的量的NO2和NaOH溶液完全反应后,其溶质为等物质的量的NaNO2和NaNO3,由于NO 发生水解,则溶液中各离子浓度由大到小的顺序为c(Na+)>c(NO )>c(NO )>c(OH-)>c(H+)。 (5)由原电池的工作原理图示可知,左端的铂电极为原电池的负极,其电极反应为NO-3e-+2H2O===NO +4H+,当过程中产生2molHNO3时转移6e-电子,而1molO2参加反应转移4mole-,故需要1.5molO2参加反应,标准状况下的体积为1.5mol×22.4L/mol=33.6L。 答案: (1)CO2 (2)2H2(g)+2NO(g)===N2(g)+2H2O(g) ΔH=-664.1kJ/mol (3)①= ②33.3% (4)①1.5≤x<2 ②c(Na+)>c(NO )>c(NO )>c(OH-)>c(H+) (5)NO-3e-+2H2O===NO +4H+ 33.6 6、(2019·福州四校高三联考) 燃煤的过程中排放大量CO2、SO2、NOx以及固体颗粒物,对环境污染严重。 请回答下列问题: (1)将煤作为燃料常通过下列两种途径: 途径Ⅰ: C(s)+O2(g)===CO2(g) ΔH1<0① 途径Ⅱ: 先制水煤气,后燃烧水煤气 C(s)+H2O(g)CO(g)+H2(g) ΔH2>0② 2CO(g)+O2(g)===2CO2(g) ΔH3<0③ 2H2(g)+O2(g)===2H2O(g) ΔH4<0④ ΔH1、ΔH2、ΔH3、ΔH4的关系式是_________________________________。 (2)已知碳的气化反应在不同温度下平衡常数的对数值(lgK)如表: 气化反应 lgK 700K 900K 1200K C(s)+H2O(g)CO(g)+H2(g) i -2.64 -0.39 1.58 C(s)+2H2O(g)CO2(g)+2H2(g) ii -1.67 -0.03 1.44 升高温度时,反应i中H2的产率________(填“增大”“减小”或“不变”)。 在900K时,反应CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)的平衡常数的对数值(lgK)为__________。 (3)为了减少燃煤污染,可将煤燃烧产生的SO2制成自发电池,其电池总反应为2SO2+O2+2H2O===2H2SO4,该电池的负极反应式为_____________________________________。 用这种方法处理含SO2废气的优点是________________________________________。 (4)新型氨法烟气脱硫技术采用氨吸收烟气中的SO2生成亚硫酸铵和亚硫酸氢铵。 亚硫酸铵又可用于燃煤烟道气脱氮,将氮氧化物转化为氮气,同时生成一种氮肥,形成共生系统。 写出二氧化氮与亚硫酸铵反应的化学方程式: ___________________________________。 (5)用K2CO3溶液可吸收燃煤反应中生成的CO2,常温下pH=10的K2CO3溶液中由水电离的OH-的物质的量浓度为______________。 常温下,0.1mol·L-1KHCO3溶液的pH>8,则溶液中c(H2CO3)________(填“>”“=”或“<”)c(CO )。 解析: (1)根据盖斯定律,由(②×2+③+④)/2可得①,则2ΔH1=2ΔH2+ΔH3+ΔH4。 (2)依题表中数据可知,温度升高时,反应i的lgK增大,平衡正向移动,反应i中H2的产率增大。 根据盖斯定律,由反应ii-反应i得CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g),900K时,此反应的平衡常数K= =100.36,则lgK=0.36。 (3)2SO2+O2+2H2O===2H2SO4,在此反应中,SO2被氧化生成H2SO4,通入SO2的一极是负极,负极的电极反应式为SO2+2H2O-2e-===SO +4H+。 (4)NO2与(NH4)2SO3反应时,NO2是氧化剂,还原产物是N2;(NH4)2SO3是还原剂,氧化产物是(NH4)2SO4。 (5)常温下pH=10的K2CO3溶液中,c(H+)=1×10-10mol·L-1,c(OH-)=1×10-4mol·L-1,K2CO3溶液中的OH-就是由水电离产生的。 KHCO3溶液显碱性,说明HCO 的水解能力大于其电离能力,故c(H2CO3)>c(CO )。 答案: (1)2ΔH1=2ΔH2+ΔH3+ΔH4 (2)增大 0.36 (3)SO2+2H2O-2e-===SO +4H+ 减少环境污染,获得副产品H2SO4,获得电能 (4)4(NH4)2SO3+2NO2===4(NH4)2SO4+N2 (5)1×10-4mol·L-1 >
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