2021届高考化学二轮复习考点培优训练:-化学反应原理综合题(一).docx
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1、化学反应原理综合题(原卷)1C1化学又称一碳化学,研究以含有一个碳原子的物质为原料合成工业产品的有机化学及工艺,因其在材料科学和开发清沽燃料方面的重要作用已发展成为一门学科。燃煤废气中的CO、CO2均能转化为基础化工原料、清洁能源甲醇:3H2(g)+CO2(g)CH3OH(g)+H2O(l) H1 CO(g)+2H2(g) CH3OH(g) H2已知:18 g水蒸气变成液态水放出44 kJ的热量。化学键C-HC-OC=OH-HO-H键能/kJ/mol412351745436462则H1_。一定条件下,在恒容的密闭容器中投入1 mol CO和2 mol H2,反应在催化剂作用下充分反应,CH3O
2、H在平衡混合气中的体积分数在不同压强下随温度的变化如图所示:(1)图中压强的相对大小是P1_P2(填“”“”或“”),判断的理由是_。(2)A、B、C三点的化学平衡常数的相对大小K(A)_K(B)_K(C)(填“”“”或“”) ,计算C点的压强平衡常数Kp=_(用平衡分压代替平衡浓度计算,分压=总压体积分数)(3)300,P2条件下,处于E点时v正_v逆(填“”“”或“”)。(4)某温度下,不能说明该反应己经达到平衡状态的是_。a容器内的密度不再变化b速率之比v(CO):v(H2):v(CH3OH)=l:2:l c容器内气体体积分数不再变化d容器内混合气体的平均相对分子质量不再变化e容器内各组
3、分的质量分数不再变化(5)反应开始至在C点达平衡,各物质的浓度随时间变化曲线如图所示,保持温度不变,t1时改变条件为_,此时平衡_。(填“正向移动”“逆向移动”“不移动” ) 2、是严重危害环境的气体,多种方法可减少、的排放并加以资源利用。(1)与CO2发生如下反应:。相关的化学键键能数据如下表:化学键803742577465339由此计算_(2)高温下CO可将还原成硫蒸气,反应体系中各组分的物质的量与反应时间的关系如图所示。写出该反应的化学方程式:_。(3)用NaOH吸收后,所得溶液经电解后可制取溶液,反应装置如图所示。电解时的阴极反应式为_。(4)COS水解反应为。用活性催化,在其他条件相
4、同时,改变反应温度,测得COS水解转化率如图1所示;某温度时,在恒容密闭容器中投入和0.1mol COS,COS的平衡转化率如图2所示。图1活性催化水解,随温度升高转化率先增大后又减小的可能原因是_。由图2可知,P点时平衡常数为_(填数字)。(5)某二元酸在水中的电离方程式是,。在的溶液中,下列粒子浓度关系式正确的是_(填标号)。ABCD(6)常温下,测得某纯与水形成的浊液pH为9,已知,忽略的第二步水解,则_。3氮及其化合物倍受关注,例如氮化镓是优良的材料。(1)基态原子的核外电子排布式为_。(2)已知:;则_。(3)时,将和各充入容积为的密闭容器中,保持温度和体积不变,的物质的量随时间变化
5、如图(a)。反应在内,以的浓度变化表示的反应速率为_。已知:时达到平衡,此时体系的总压强为,则时该反应的压力平衡常数的数值_(用平衡分压代替平衡浓度计算,分压=总压物质的量分数,不带单位)。时,若改变外界反应条件,导致发生如图所示的变化,则改变的条件可能是_(填字母)。A增大浓度 B升温 C减小容器体积 D充稀有气体(4)图(b)是电解制备工作原理,电解总反应为:_,为使电解产物全部转化为,需补充的气体物质是_(填化学式)。4南阳市创建“全国文明城市”,对氮的氧化物、碳的氧化物做了广泛深入的研究并妥善处理具有重要意义。I. 已知2NO(g)+O2(g)2NO2(g)的反应历程分两步:第一步:2
6、NO(g)N2O2(g)(快)H10;v1正=k1正c2(NO);v1逆=k1逆c(N2O2)第二步:N2O2(g)+O2(g)2NO2(g)(慢) H20CO2(g)+H2(g)=CO(g)+H2O(g) H0CO(g)+H2(g)=C(s)+H2O(g) H0固定n(CO2)=n(CH4),改变反应温度,CO2和CH4的平衡转化率见图甲。同温度下CO2的平衡转化率_(填“大于”“小于”或“等于”)CH4的平衡转化率。(2)在密闭容器中通入物质的量均为0.1mol的CH4和CO2,在一定条件下发生反应:CO2(g)+CH4(g)2CO(g)+2H2(g),CH4的平衡转化率与温度及压强(单位
7、Pa)的关系如图乙所示。y点:v(正)_v(逆)(填“大于”“小于”或“等于”)。已知气体分压(p分)=气体总压(p总)气体的物质的量分数。用平衡分压代替平衡浓度可以得到平衡常数Kp,求x点对应温度下反应的平衡常数Kp=_。III.利用铜基配合物1,10-phenanthroline-Cu催化剂电催化CO2还原制备碳基燃料(包括CO、烷烃和酸等)是减少CO2在大气中累积和实现可再生能源有效利用的关键手段,其装置原理如图所示。电池工作过程中,图中Pt电极附近溶液的pH_(填“变大”或“变小”)。每转移2mol电子,阴极室溶液质量增加_g。5研究NOx、COx的消除和再利用对改善生态环境、构建生态
8、文明具有重要的意义。(1)已知反应:N2(g)+O2(g)=2NO(g)12NO(g)+2CO(g)=N2(g)+2CO2(g)2=746.5kJmol1已知CO的燃烧热为283.0 kJmol1,则1=_。(2)研究CO和NO的催化反应,用气体传感器测得在某温度下、一定体积的密闭容器中,不同时间NO和CO浓度如表:时间(s)012345c(NO)/(104molL1)10.04.502.501.501.001.00c(CO)/(103molL1)3.603.052.852.752.702.70前4s内的平均反应速率(CO)=_。(3)以CO2和NH3为原料合成尿素是利用CO2的成功范例。一定
9、温度下,在体积固定的密闭容器中按化学计量数比投料进行反应:2NH3(g)+CO2(g)CO(NH2)2(s)+H2O(g)H3=87.0 kJmol1,下列不能说明反应I达到化学平衡状态的是_(填序号)。A混合气体的平均相对分子质量不再变化B容器内气体总压强不再变化C2正(NH3)=逆(CO2)D容器内混合气体的密度不再变化(4)利用工业废气中的CO2可以制取甲醇,CO2(g)+3H2(g) CH3OH(g)+H2O(g),一定条件下往恒容密闭容器中充入1molCO2和3molH2,在不同催化剂作用下发生反应、反应与反应,相同时间内CO2的转化率随温度变化如图所示:催化剂效果最佳的反应是_(填
10、“反应”、“反应”、“反应”)。b点(正)_(逆)(填“”、“”、“=”)若此反应在a点时已达平衡状态,a点的转化率比c点高的原因是_。c点时总压强为p,该反应的平衡常数=_(用平衡分压代替平衡浓度,分压=总压物质的量分数)。6光气(COC12)通常为无色气体,化学性质不稳定,遇水迅速水解。是有机合成、农药、药物、染料及其他化工制品的中间体。(1)请写出COCl2分子的电子式_。(2)工业上用CO和Cl2在高温、活性炭催化作用下合成光气:Cl2(g)+CO(g)COCl2(g) H =-108 kJ/mol。在T时,向5L恒容密闭容器中加入0.6 mol CO和0.45 mol Cl2,CO和
11、COCl2的浓度随时间变化如图所示。其他条件不变时,第10 min时改变某个条件,使平衡发生移动,在12 min时建立新的平衡,则改变的条件为_,判断的理由是_。(3)已知Cl2 (g)+CO(g)COCl2 (g)的速率方程v=kc(C12)3/2c(CO)m,k为速率常数(只受温度影响),m为CO的反应级数。该反应可认为经过以下反应历程:第一步:Cl22Cl 快速平衡第二步:Cl+COCOCl 快速平衡第三步:COCl+Cl2COCl2 +Cl 慢反应下列表述正确的是_(填标号)。A只有COC1是反应的中间产物 B第三步反应的活化能最大C升高温度,k增大 DCl2和CO分子间的碰撞都是有效
12、碰撞在某温度下进行实验,测得各组分初浓度和反应初速度如下:实验序号c(Cl2 )/molL-1c(CO)/molL-1v/molL-1s-110.1000.1001. 210-220.1000.2002. 410-2m=_,当实验1进行到某时刻,测得c(Cl2)=0.010 mol/L,则此时的反应速率v=_molL-1s-l(已知:)。(4)采用电化学方法制备光气合成原料气CO和Cl2的装置如图所示。阴极电极反应为_。7氮肥厂的废水中氮元素以NH3H2O、NH3和NH的形式存在,对氨氮废水无害化处理已成为全球科学研究热点,下面是两种电化学除氨氮的方法。方法一:电化学氧化法(1)有研究表明,当
13、以碳材料为阴极,O2可在阴极生成H2O2,并进一步生成氧化性更强的OH,OH可以将水中氨氮氧化为N2。写出OH的电子式_。写出OH去除氨气的化学反应方程式_。阴极区加入Fe2+可进一步提高氨氮的去除率,结合下图解释Fe2+的作用_。方法二:电化学沉淀法已知:常温下MgNH4PO46H2O、Mg3(PO4)2和Mg(OH)2的溶度积如下物质MgNH4PO46H2OMg3(PO4)2Mg(OH)2溶度积2.510131.0410241.81011(2)用0.01 mol/L NH4H2PO4溶液模拟氨氮废水,电解沉淀原理如图甲,调节溶液初始pH=7,氨氮的去除率和溶液pH随时间的变化情况如图乙所示
14、。用化学用语表示磷酸铵镁沉淀的原理:Mg 2e=Mg2+,_(补全反应)。反应1 h以后,氨氮的去除率随时间的延长反而下降的原因_。8研究C、N、S和Cl元素的单质及化合物的有效利用对工业生产有重要意义。请回答下列问题:(1)氨气是工业制硝酸的主要原料之一,催化氧化步骤中发生的主要反应如下:I. 4NH3(g)+5O2(g)4NO(g)+6H2O(g) H=-906kJmol1II. 4NH3(g)+3O2(g)2N2(g)+6H2O(g) H=-126kJmol1将固定比例NH3和O2的混合气体以一定流速通过填充有催化剂的反应器,反应产率与温度的关系如图所示。催化氧化步骤中,最适宜的温度为_
15、(填“T1”或“T2”)低于T1时,NO的产率较低的原因为_。高于T2时,NO的产率降低的可能原因为_(填选项字母)A催化剂活性降低 B平衡常数减小C反应活化能增大 D氨气溶于水(2)N2O4与NO2转换的热化学方程式为N2O4(g)2NO2(g) H=-akJmol1。此反应中,正反应速率v正=K正p(N2O4),逆反应速率v逆=K逆p2(NO2),其中K正、K逆为速率常数,则该反应的化学平衡常数Kp为_(以K正、K逆表示)。若将一定量N2O4投入真空容器中恒温恒压分解(温度298K、压强110kPa),已知该条件下K逆=5102kPa-1s-1,当N2O4分解10%时,v逆=_ kPas-
16、1。(3)以连二亚硫酸盐()为还原剂脱除烟气中的NO,并通过电解再生,装置如图所示。阴极的电极反应式为_,电解槽中的隔膜为_(填“阳”或“阴”)离子交换膜。每处理1mol NO,电路中通过电子的物质的量为_。化学反应原理综合题(解析卷)1C1化学又称一碳化学,研究以含有一个碳原子的物质为原料合成工业产品的有机化学及工艺,因其在材料科学和开发清沽燃料方面的重要作用已发展成为一门学科。燃煤废气中的CO、CO2均能转化为基础化工原料、清洁能源甲醇:3H2(g)+CO2(g)CH3OH(g)+H2O(l) H1 CO(g)+2H2(g) CH3OH(g) H2已知:18 g水蒸气变成液态水放出44 k
17、J的热量。化学键C-HC-OC=OH-HO-H键能/kJ/mol412351745436462则H1_。一定条件下,在恒容的密闭容器中投入1 mol CO和2 mol H2,反应在催化剂作用下充分反应,CH3OH在平衡混合气中的体积分数在不同压强下随温度的变化如图所示:(1)图中压强的相对大小是P1_P2(填“”“”或“”),判断的理由是_。(2)A、B、C三点的化学平衡常数的相对大小K(A)_K(B)_K(C)(填“”“”或“”) ,计算C点的压强平衡常数Kp=_(用平衡分压代替平衡浓度计算,分压=总压体积分数)(3)300,P2条件下,处于E点时v正_v逆(填“”“”或“”)。(4)某温度
18、下,不能说明该反应己经达到平衡状态的是_。a容器内的密度不再变化b速率之比v(CO):v(H2):v(CH3OH)=l:2:l c容器内气体体积分数不再变化d容器内混合气体的平均相对分子质量不再变化e容器内各组分的质量分数不再变化(5)反应开始至在C点达平衡,各物质的浓度随时间变化曲线如图所示,保持温度不变,t1时改变条件为_,此时平衡_。(填“正向移动”“逆向移动”“不移动” ) 【答案】-219 kJ/mol(1)反应正反应方向为气体体积减小的反应,其它条件不变时,加压平衡正向移动,CH3OH的体积分数增大(2)(3)(4)ab(5)通H2保持H2浓度不变,将容器体积变为原来的两倍平衡不移
19、动【详解】反应热=反应物键能之和-生成物键能之和,且18 g水蒸气(1mol)变成液态水放出44 kJ的热量,则反应3H2(g)+CO2(g)CH3OH(g)+H2O(l) H1 =(3436+2745-3412-351-462-2462+44)kJ/mol=-219 kJ/mol,(1)根据图可知,当温度不变时,P1条件下达平衡CH3OH的体积分数最大,反应正反应方向为气体体积减小的反应,在其它条件不变时,加压平衡正向移动,CH3OH的体积分数增大,所以P1P2;(2)根据图象可知,升高温度甲醇含量降低,说明该反应的正反应是放热反应,温度越高平衡常数越小,A点温度低于B点,则K(A)K(B)
20、;B和C点温度相同,则平衡常数相等,即K(B)=K(C),则三点的平衡常数关系为K(A)K(B)=K(C);根据图象可知:在C点时甲醇的体积分数为50%,对于反应CO(g)+2H2(g) CH3OH(g),在开始时n(CO)=1 mol,n(H2)=2 mol,n(CH3OH)=0,假设CO转化物质的量为x,根据物质反应转化关系可知平衡时各种气体的物质的量分别是n(CO)=(1-x) mol,n(H2)=(2-2x) mol,n(CH3OH)=x mol,结合C点时甲醇的体积分数为50%,可得=50%,解得x=0.75 mol,所以C点的压强平衡常数Kp=;(3)300,P2条件下,E点要达到
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