2022年高考化学二轮复习专题《化学反应原理综合题》2.docx
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1、2022年高考化学二轮复习专题化学反应原理综合题1(2021江苏高考真题)以软锰矿粉(含MnO2及少量Fe、Al、Si、Ca、Mg等的氧化物)为原料制备电池级MnO2。(1)浸取。将一定量软锰矿粉与Na2SO3、H2SO4溶液中的一种配成悬浊液,加入到三颈瓶中(图1),70下通过滴液漏斗缓慢滴加另一种溶液,充分反应,过滤。滴液漏斗中的溶液是_;MnO2转化为Mn2+的离子方程式为_。(2)除杂。向已经除去Fe、Al、Si的MnSO4溶液(pH约为5)中加入NH4F溶液,溶液中的Ca2+、Mg2+形成氟化物沉淀。若沉淀后上层清液中c(F-)=0.05molL-1,则=_。Ksp(MgF2)=51
2、0-11,Ksp(CaF2)=510-9(3)制备MnCO3。在搅拌下向100mL1molL-1MnSO4溶液中缓慢滴加1molL-1NH4HCO3溶液,过滤、洗涤、干燥,得到MnCO3固体。需加入NH4HCO3溶液的体积约为_。(4)制备MnO2。MnCO3经热解、酸浸等步骤可制备MnO2。MnCO3在空气气流中热解得到三种价态锰的氧化物,锰元素所占比例(100%)随热解温度变化的曲线如图2所示。已知:MnO与酸反应生成Mn2+;Mn2O3氧化性强于Cl2,加热条件下Mn2O3在酸性溶液中转化为MnO2和Mn2+。为获得较高产率的MnO2,请补充实验方案:取一定量MnCO3置于热解装置中,通
3、空气气流,_,固体干燥,得到MnO2。(可选用的试剂:1molL-1H2SO4溶液、2molL-1HCl溶液、BaCl2溶液、AgNO3溶液)。2(2021江苏高考真题)甲烷是重要的资源,通过下列过程可实现由甲烷到氢气的转化。(1)500时,CH4与H2O重整主要发生下列反应:CH4(g)+H2O(g)CO(g)+3H2(g)CO(g)+H2O(g)H2(g)+CO2(g)已知CaO(s)+CO2(g)=CaCO3(s) H=-178.8kJmol-1。向重整反应体系中加入适量多孔CaO,其优点是_。(2)CH4与CO2重整的主要反应的热化学方程式为反应I:CH4(g)+CO2(g)=2CO(
4、g)+2H2(g) H=246.5kJmol-1反应II:H2(g)+CO2(g)=CO(g)+H2O(g) H=41.2kJmol-1反应III:2CO(g)=CO2(g)+C(s) H=-172.5kJmol-1在CH4与CO2重整体系中通入适量H2O(g),可减少C(s)的生成,反应3CH4(g)+CO2(g)+2H2O(g)=4CO(g)+8H2(g)的H=_。1.01105Pa下,将n起始(CO2):n起始(CH4)=1:1的混合气体置于密闭容器中,不同温度下重整体系中CH4和CO2的平衡转化率如图1所示。800下CO2平衡转化率远大于600下CO2平衡转化率,其原因是_。(3)利用
5、铜铈氧化物(xCuOyCeO2,Ce是活泼金属)催化氧化可除去H2中少量CO,催化氧化过程中Cu、Ce的化合价均发生变化,可能机理如图2所示。将n(CO):n(O2):n(H2):n(N2)=1:1:49:49的混合气体以一定流速通过装有xCuOyCeO2催化剂的反应器,CO的转化率随温度变化的曲线如图3所示。Ce基态原子核外电子排布式为Xe4f15d16s2,图2所示机理的步骤(i)中,元素Cu、Ce化合价发生的变化为_。当催化氧化温度超过150时,催化剂的催化活性下降,其可能原因是_。3(2021全国模拟预测)研究CO2与CH4反应使之转化为CO和H2,对减缓燃料危机和减弱温室效应具有重要
6、的意义。工业上CO2与CH4发生反应:CH4(g)CO2(g)=2CO(g)2H2(g)H1.在反应过程中还发生反应:H2(g)CO2(g)=H2O(g)CO(g)H2=41 kJmol1。(1)已知部分化学键的键能数据如下表所示:化学键C-HH-HC=OCO(CO)键能(kJmol-1)4134368031076则H1=_kJmol1,反应I在一定条件下能够自发进行的原因是_,在密闭容器中加入CO2与CH4发生反应,下列能够判断反应反应I达到平衡状态的是_(填标号)。A一定温度下,容积固定的容器中,密度保持不变B容积固定的绝热容器中,温度保持不变C一定温度和容积固定的容器中,平均相对分子质量
7、不变D一定温度和容积固定的容器中,H2和H2O物质的量之和保持不变(2)将1mol CH4与1mol CO2在2L密闭容器中反应制取CO和H2时,CH4和CO2的平衡转化率随温度变化关系如图所示。923 K时CO2的平衡转化率大于CH4的原因是_。计算923 K时反应的化学平衡常数K=_(计算结果保留小数点后两位)。1200 K以上CO2和CH4的平衡转化率趋于相等的原因可能是_。(3)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。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。250300时,温度升高而乙酸的生成速率降低的原因是_。4(2021山东模拟
8、预测)CO2的回收利用对减少温室气体排放,改善人类生存环境具有重要意义。(1)利用CO2和CH4重整可制合成气(主要成分为CO、H2),重整过程中部分反应的热化学方程式如下:CH4(g)C(s)+2H2(g)H=+75.0 kJmol-1CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g)H=+4l.0 kJmol-1CO(g)+H2(g)C(s)+H2O(g)H=-131.0 kJmol-1则反应CO2(g)+CH4(g)=2CO(g)+2H2(g)的 H=_ 。(2)CO2可经过催化氢化合成乙烯。反应的化学方程式为: 2CO2(g)+6H2(g) CH2=CH2(g)+aM(g) H。 在2L
9、密闭容器中充入2 molCO2和n molH2,在一定条件下发生反应,CO2的转化率与温度、投料比XX=的关系如图所示:M的化学式为_ , a=_ 。A、B两点对应的平衡常数:Ka_Kb (填“”“”“”或“”)。若催化剂的表面积,在该图中画出c(NO)在、条件下达到平衡过程中的变化曲线_。(3)尿素是一种重要的化工原料,工业上可用氨和二氧化碳来合成尿素:。一定条件下,往10L恒容密闭容器中充入2 mol和1 mol 。该反应10min后达到平衡,测得容器中气体密度为,平衡常数K=_;达到平衡后,再往容器中加入2 mol 和1 mol,则达到新平衡时反应物的转化率_(填“增大”、“减小”或“不
10、变”);(4)是一种新型绿色硝化剂,其制备可以采用电解法。图1是硼氢化钠燃料电池,图2是电解制备装置。则电极a应连接电极_(填c或d),写出电极a的反应_。7(2021安徽合肥一模)CO2是一种廉价的碳资源,其综合利用可以减少碳排放,对保护环境有重要意义。回答下列问题:(1)碱液吸收。用NaOH溶液捕获CO2,若所得溶液中c()c()=21,则溶液pH=_。(室温下,H2CO3的K1=4l0-7;K2=510-11)。(2)催化转化。以CO2、H2为原料在催化剂作用下合成CH3OH涉及的主要反应如下,答下列问题:CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g) H1=-49.5kJ/m
11、olCO(g)+2H2(g)CH3OH(g) H2=-90.4kJ/molCO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g) H3H3=_kJ/mol。一定条件下,向体积为VL的恒容密闭容器中通入1molCO2和3molH2发生上述反应,经tmin达到平衡时,容器中CH3OH(g)为amol,CO为bmol,这段时间内以H2O(g)表示的化学反应速率为_molL-1min-1(用含a、b、V、t的代数式表示)。不同压强下,按照n(CO2)n(H2)=13投料,实验测定CO2的平衡转化率和CH3OH的平衡产率随温度(T)的变化关系如下图所示。其中纵坐标表示CH3OH的平衡产率的是_(填“X”或“Y
12、”);压强p1、p2、p3由大到小的顺序为_;温度高于T1时,Y几乎相等的原因是_。为同时提高CO2的平衡转化率和CH3OH的平衡产率,应选择的反应条件为_(填标号)。A低温、低压B高温、高压C低温、高压D高温、低压(3)电解转化。电解CO2制得甲酸盐(HCOO-)的原理示意图如下。写出阴极的电极反应式_电解一段时间后,阳极区的KHCO3溶液浓度降低,其原因是_8(2021贵州盘州一模)水煤气法是工业制备氢气的重要方法之一。反应I:C(s)+H2O(g)CO(g)+H2(g)H1反应II:CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)H2回答下列问题:(1)C(s)+2H2O(g)CO2(g
13、)+2H2(g)H_(用H1和H2表示)。改变条件,提高H2的产率,H_(填“增大“减小或“不变)。(2)在2L恒容密闭容器中充入足量炭粉和lmolH2O(g),在-定温度下发生反应I和反应II,达到平衡时测得c(CO)=0.20molL-1,c(H2)=0.40molL-1。在该条件下,水蒸气的平衡转化率为_。反应II的平衡常数Kp=_。(用平衡体系中各组分的分压计算的平衡常数为Kp,分压=总压该组分体积分数)(3)在密闭容器中充入一定量的CO和水蒸气,加入适量催化剂,仅发生反应II。测得催化效率和CO转化率与温度关系如图所示。在600750范围内影响CO转化率的主要因素是_。(4)工业上常
14、以水煤气(CO和H2)为原料合成甲醇。在一容积可变的密闭容器中充入1molCO与2molH2,在催化剂作用下发生反应CO(g)+2H2(g)CH3OH(g),H”“=”“”,下同)使用催化剂1或催化剂2时,合成氨的H1_H2(3)电催化氮气还原合成氨是一种常温常压条件下利用水作为氢源的低碳环保路线,如图是电催化合成氨装置示意图。a电极应该连接电源_极。电催化合成氨的化学方程式为_。11(2021云南昆明一模)选择性催化还原法(SCR)是目前应用最为广泛的氮氧化物NOx的净化方法,其原理是利用NH3在特定催化剂作用下将NOx还原为N2。主反应:4NH3(g) +4NO(g)+O2(g)4N2(g
15、)+6H2O(g) H1副反应:4NH3(g)+ 3O2(g)2N2(g)+6H2O(g) H2(1)在无氧条件下,NH3也可还原NO:4NH3(g)+6NO(g)5N2(g)+6H2O(g) H3则H2=_(用含H1、H3的式子表示)。一定温度下,向2L密闭刚性容器(含催化剂)中投入2molNH3和3molNO,发生反应4NH3(g)+6NO(g)5N2(g)+ 6H2O(g)。达到平衡状态时,NO的转化率为60%,则平衡常数为_molL-1(列出计算式)。(2)目前使用的SCR催化剂是V2O5-WO3/TiO2,关于该催化剂的说法正确的是_(填标号)。A能加快反应速率,并且改变反应的焓变B
16、能增大NH3还原NOx反应的平衡常数C具有选择性,能降低特定反应的活化能(3)催化剂V2O5-WO3/TiO2中的V2O5是活性组分。在石英微型反应器中以一定流速通过烟气n(O2);n(NH3):n(NO)=71:1:1,在不同温度下进行该催化还原反应,V2O5的质量分数对单位时间内NO去除率的影响如图所示。从起始至对应A、B、C三点的平均反应速率由大到小的顺序为_。V2O5的质量分数对该催化剂活性的影响是_。若烟气中O2含量一定,在催化剂适宜温度范围内,当n(NH3)/n(NO)1时,随着该比值的增大,NO去除率_(填“增大”“减小”或“不变”);当n(NH3)/n(NO)1时,随着该比值的
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