专题14 化学反应原理综合-2022年高考真题和模拟题化学分项汇编(解析版).doc
《专题14 化学反应原理综合-2022年高考真题和模拟题化学分项汇编(解析版).doc》由会员分享,可在线阅读,更多相关《专题14 化学反应原理综合-2022年高考真题和模拟题化学分项汇编(解析版).doc(87页珍藏版)》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。
1、专题14 化学反应原理综合1(2021·全国高考真题)二氧化碳催化加氢制甲醇,有利于减少温室气体二氧化碳。回答下列问题:(1)二氧化碳加氢制甲醇的总反应可表示为:该反应一般认为通过如下步骤来实现:总反应的_;若反应为慢反应,下列示意图中能体现上述反应能量变化的是_(填标号),判断的理由是_。ABCD(2)合成总反应在起始物时,在不同条件下达到平衡,设体系中甲醇的物质的量分数为,在下的、在下的如图所示。用各物质的平衡分压表示总反应的平衡常数,表达式_;图中对应等压过程的曲线是_,判断的理由是_;当时,的平衡转化率_,反应条件可能为_或_。【答案】-49 A H1为正值,H2为和H为负值
2、,反应的活化能大于反应的 b 总反应H<0,升高温度时平衡向逆反应方向移动,甲醇的物质的量分数变小 33.3% 5×105Pa,210 9×105Pa,250 【解析】(1)二氧化碳加氢制甲醇的总反应可表示为:,该反应一般认为通过如下步骤来实现:,根据盖斯定律可知,+可得二氧化碳加氢制甲醇的总反应为: ;该反应总反应为放热反应,因此生成物总能量低于反应物总能量,反应为慢反应,因此反应的活化能高于反应,同时反应的反应物总能量低于生成物总能量,反应的反应物总能量高于生成物总能量,因此示意图中能体现反应能量变化的是A项,故答案为:-49;A;H1为正值,H2为和H为负值,反
3、应的活化能大于反应的。(2)二氧化碳加氢制甲醇的总反应为,因此利用各物质的平衡分压表示总反应的平衡常数,表达式Kp=,故答案为:。该反应正向为放热反应,升高温度时平衡逆向移动,体系中将减小,因此图中对应等压过程的曲线是b,故答案为:b;总反应H<0,升高温度时平衡向逆反应方向移动,甲醇的物质的量分数变小。设起始n(CO2)=1mol,n(H2)=3mol,则,当平衡时时,=0.1,解得x=mol,平衡时CO2的转化率=33.3%;由图可知,满足平衡时的条件有:5×105Pa,210或9×105Pa,250,故答案为:33.3%;5×105Pa,210;9
4、215;105Pa,250。2(2021·吉林长春市·长春外国语学校高二月考)一氯化碘(ICl)是一种卤素互化物,具有强氧化性,可与金属直接反应,也可用作有机合成中的碘化剂。回答下列问题:(1)历史上海藻提碘中得到一种红棕色液体,由于性质相似,Liebig误认为是ICl,从而错过了一种新元素的发现,该元素是_。(2)氯铂酸钡()固体加热时部分分解为、和,376.8时平衡常数,在一硬质玻璃烧瓶中加入过量,抽真空后,通过一支管通入碘蒸气(然后将支管封闭),在376.8,碘蒸气初始压强为。376.8平衡时,测得烧瓶中压强为,则_,反应的平衡常数K=_(列出计算式即可)。(3)Mc
5、Morris测定和计算了在136180范围内下列反应的平衡常数。得到和均为线性关系,如下图所示:由图可知,NOCl分解为NO和反应的_0(填“大于”或“小于”)反应的K=_(用、表示):该反应的_0(填“大于”或“小于”),写出推理过程_。(4)Kistiakowsky曾研究了NOCl光化学分解反应,在一定频率(v)光的照射下机理为:其中表示一个光子能量,表示NOCl的激发态。可知,分解1mol的NOCl需要吸收_mol光子。【答案】溴(或) 24.8 大于 大于 设,即,由图可知:则:,即,因此该反应正反应为吸热反应,即大于0 0.5 【解析】(1)红棕色液体,推测为溴单质,因此错过发现的元
6、素是溴(或);(2)由题意玻376.8时璃烧瓶中发生两个反应:(s)(s)+(s)+2(g)、Cl2(g)+I2(g)2ICl(g)。(s)(s)+(s)+2(g)的平衡常数,则平衡时p2(Cl2)=,平衡时p(Cl2)=100Pa,设到达平衡时I2(g)的分压减小pkPa,则,376.8平衡时,测得烧瓶中压强为,则0.1+20.0+p=32.5,解得p=12.4,则平衡时2p=2×12.4kPa=24.8kPa;则平衡时,I2(g)的分压为(20.0-p)kPa=(20×103-12.4×103)Pa,24.8kPa=24.8×103Pa,p(Cl2)
7、=0.1kPa=100Pa,因此反应的平衡常数K=;(3)结合图可知,温度越高,越小,lgKp2越大,即Kp2越大,说明升高温度平衡正向移动,则NOCl分解为NO和反应的大于0;.+得,则的K=;该反应的大于0;推理过程如下:设,即,由图可知:则:,即,因此该反应正反应为吸热反应,即大于0;(4).+得总反应为2NOCl+hv=2NO+Cl2,因此2molNOCl分解需要吸收1mol光子能量,则分解1mol的NOCl需要吸收0.5mol光子。3(2021·广东高考真题)我国力争于2030年前做到碳达峰,2060年前实现碳中和。CH4与CO2重整是CO2利用的研究热点之一。该重整反应体
8、系主要涉及以下反应:a)CH4(g)+CO2(g)2CO(g)+2H2(g) H1b)CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g) H2c)CH4(g)C(s)+2H2(g) H3d)2CO(g)CO2(g)+C(s) H4e)CO(g)+H2(g)H2O(g)+C(s) H5(1)根据盖斯定律,反应a的H1=_(写出一个代数式即可)。(2)上述反应体系在一定条件下建立平衡后,下列说法正确的有_。A增大CO2与CH4的浓度,反应a、b、c的正反应速率都增加B移去部分C(s),反应c、d、e的平衡均向右移动C加入反应a的催化剂,可提高CH4的平衡转化率D降低反应温度,反应ae的正、逆反应速率
9、都减小(3)一定条件下,CH4分解形成碳的反应历程如图所示。该历程分_步进行,其中,第_步的正反应活化能最大。(4)设K为相对压力平衡常数,其表达式写法:在浓度平衡常数表达式中,用相对分压代替浓度。气体的相对分压等于其分压(单位为kPa)除以p0(p0=100kPa)。反应a、c、e的ln K随(温度的倒数)的变化如图所示。反应a、c、e中,属于吸热反应的有_(填字母)。反应c的相对压力平衡常数表达式为K=_。在图中A点对应温度下、原料组成为n(CO2):n(CH4)=1:1、初始总压为100kPa的恒容密闭容器中进行反应,体系达到平衡时H2的分压为40kPa。计算CH4的平衡转化率,写出计算
10、过程_。(5)CO2用途广泛,写出基于其物理性质的一种用途:_。【答案】H2+H3-H5或H3-H4 AD 4 4 ac 68% 做冷冻剂 【分析】根据盖斯定律计算未知反应的反应热;根据影响化学反应速率和化学平衡的因素判断反应速率的变化及转化率的变化;根据图像及曲线高低判断反应进程和活化能的相对大小;根据平衡时反应物的分压计算平衡转化率;根据CO2的物理性质推测CO2的用途。【解析】(1)根据题目所给出的反应方程式关系可知,a=b+c-e=c-d,根据盖斯定律则有H1=H2+H3-H5=H3-H4;(2)A增大CO2和CH4的浓度,对于反应a、b、c来说,均增大了反应物的浓度,反应的正反应速率
11、增大,A正确;B移去部分C(s),没有改变反应体系中的压强,反应的正逆反应速率均不变,平衡不移动,B错误;C催化剂可以同等条件下增大正逆反应速率,只能加快反应进程,不改变反应的平衡状态,平衡转化率不变,C错误;D降低温度,体系的总能量降低,正、逆反应速率均减小,D正确;故答案选AD;(3)由图可知,反应过程中能量变化出现了4个峰,即吸收了4次活化能,经历了4步反应;且从左往右看4次活化能吸收中,第4次对应的峰最高,即正反应方向第4步吸收的能量最多,对应的正反应活化能最大。(4)随着温度的升高,反应a和c的ln K增大,说明K的数值增大,反应向正反应方向进行,反应a和c为吸热反应,同理反应e的l
12、n K减小,说明K的减小,反应向逆反应方向进行,反应e为放热反应,故答案为ac;用相对分压代替浓度,则反应c的平衡常数表达式K=;由图可知,A处对应反应c的ln K=0,即K=1,解方程的p2(H2)=p(CH4),已知反应平衡时p(H2)=40kPa,则有p(CH4)=16kPa,且初始状态时p(CH4)=×100kPa=50kPa,故CH4的平衡转化率为×100%=68%;(5)固态CO2即为干冰,干冰用于制冷或人工降雨均是利用其物理性质。【点睛】本题难点在于K与关系曲线的判断,在曲线中斜率为正为放热反应,斜率为负为吸热反应。4(2021·河北高考真题)当今,
13、世界多国相继规划了碳达峰、碳中和的时间节点。因此,研发二氧化碳利用技术,降低空气中二氧化碳含量成为研究热点。(1)大气中的二氧化碳主要来自于煤、石油及其他含碳化合物的燃烧。已知25时,相关物质的燃烧热数据如表:物质H2(g)C(石墨,s)C6H6(l)燃烧热H(kJmol-1)-285.8-393.5-3267.5(1)则25时H2(g)和C(石墨,s)生成C6H6(l)的热化学方程式为_。(2)雨水中含有来自大气的CO2,溶于水中的CO2进一步和水反应,发生电离:CO2(g)=CO2(aq)CO2(aq)+H2O(l)=H+(aq)+HCO(aq)25时,反应的平衡常数为K2。溶液中CO2的
14、浓度与其在空气中的分压成正比(分压=总压×物质的量分数),比例系数为ymolL-1kPa-1,当大气压强为pkPa,大气中CO2(g)的物质的量分数为x时,溶液中H+浓度为_molL-1(写出表达式,考虑水的电离,忽略HCO的电离)(3)105时,将足量的某碳酸氢盐(MHCO3)固体置于真空恒容容器中,存在如下平衡:2MHCO3(s)M2CO3(s)+H2O(g)+CO2(g)。上述反应达平衡时体系的总压为46kPa。保持温度不变,开始时在体系中先通入一定量的CO2(g),再加入足量MHCO3(s),欲使平衡时体系中水蒸气的分压小于5kPa,CO2(g)的初始压强应大于_kPa。(4
15、)我国科学家研究LiCO2电池,取得了重大科研成果,回答下列问题:LiCO2电池中,Li为单质锂片,则该电池中的CO2在_(填“正”或“负”)极发生电化学反应。研究表明,该电池反应产物为碳酸锂和单质碳,且CO2电还原后与锂离子结合形成碳酸锂按以下4个步骤进行,写出步骤的离子方程式。.2CO2+2e-=C2O .C2O=CO2+CO._ .CO+2Li+=Li2CO3研究表明,在电解质水溶液中,CO2气体可被电化学还原。.CO2在碱性介质中电还原为正丙醇(CH3CH2CH2OH)的电极反应方程式为_。.在电解质水溶液中,三种不同催化剂(a、b、c)上CO2电还原为CO的反应进程中(H+被还原为H
16、2的反应可同时发生),相对能量变化如图.由此判断,CO2电还原为CO从易到难的顺序为_(用a、b、c字母排序)。【答案】6C(石墨,s)+3H2(g)= C6H6(l) H=49.1kJmol-1 100.8 正极 2C+CO2=2C+C 12CO2+18e-+4H2O=CH3CH2CH2OH+9C c、b、a 【解析】(1)根据表格燃烧热数据可知,存在反应C(石墨,s)+O2(g)=CO2(g) H1=-393.5kJmol-1,H2(g)+O2(g)=H2O(l) H2=-285.8kJmol-1,C6H6(l)+O2(g)=6CO2(g)+6H2O(l) H3=-3267.5kJmol-
17、1,根据盖斯定律,12+6 -得反应:6C(石墨,s)+3H2(g)= C6H6(l),H=(-393.5kJmol-1)+(-285.8kJmol-1)6-(-3267.5kJmol-1)=49.1kJmol-1,故答案为:6C(石墨,s)+3H2(g)= C6H6(l) H=49.1kJmol-1;(2)由题可知,CO2(s)CO2(aq),CO2(aq)+H2O(l)H+(aq)+HC(aq),K2=,又因为p(CO2)=p(kPa)x,则c(CO2)=y(molL-1kPa-1)p(CO2)=pxy mol/L,在忽略HC的电离时,c(H+)=c(HC),所以可得c(H+)=,故答案为
18、:;(3)2MHCO3(s)M2CO3(s)+H2O(g)+ CO2(g),等温等容条件下,压强之比等于物质的量之比,可用分压表示物质的量浓度,平衡常数Kp=529kPa2。温度不变化学平衡常数Kp不变,设平衡时,平衡体系中CO2的分压为x,则K= 529kPa2,=kPa=105.8kPa,CO2的初始压强等于平衡压强减去碳酸氢盐分解产生的CO2的分压,即CO2(g)的初始压强应大于105.8kPa-5kPa=100.8kPa,故答案为:100.8;(4)由题意知,Li-CO2电池的总反应式为:4Li+3CO2=2Li2CO3+C,CO2发生得电子的还原反应,则CO2作为电池的正极;CO2还
19、原后与Li+结合成Li2CO3,按4个步骤进行,由步骤II可知生成了C,而步骤IV需要C参加反应,所以步骤III的离子方程式为:2C+CO2=2C+C,故答案为:正极;2C+CO2=2C+C;I.CO2在碱性条件下得电子生成CH3CH2CH2OH,根据电子守恒和电荷守恒写出电极反应式为:12CO2+18e-+4H2O=CH3CH2CH2OH+9C,故答案为:12CO2+18e-+4H2O=CH3CH2CH2OH+9C;II.c催化剂条件下,CO2电还原的活化能小于H+电还原的活化能,更容易发生CO2的电还原;而催化剂a和b条件下,CO2电还原的活化能均大于H+电还原的活化能,相对来说,更易发生
20、H+的电还原。其中a催化剂条件下,H+电还原的活化能比CO2电还原的活化能小的更多,发生H+电还原的可能性更大,因此反应从易到难的顺序为c、b、a,故答案为:c、b、a。5(2021·湖南高考真题)氨气中氢含量高,是一种优良的小分子储氢载体,且安全、易储运,可通过下面两种方法由氨气得到氢气。方法I:氨热分解法制氢气相关化学键的键能数据化学键键能946436.0390.8一定温度下,利用催化剂将分解为和。回答下列问题:(1)反应_;(2)已知该反应的,在下列哪些温度下反应能自发进行?_(填标号)A25 B125 C225 D325(3)某兴趣小组对该反应进行了实验探究。在一定温度和催化
21、剂的条件下,将通入3L的密闭容器中进行反应(此时容器内总压为200kPa),各物质的分压随时间的变化曲线如图所示。若保持容器体积不变,时反应达到平衡,用的浓度变化表示时间内的反应速率_(用含的代数式表示)时将容器体积迅速缩小至原来的一半并保持不变,图中能正确表示压缩后分压变化趋势的曲线是_(用图中a、b、c、d表示),理由是_;在该温度下,反应的标准平衡常数_。(已知:分压=总压×该组分物质的量分数,对于反应,其中,、为各组分的平衡分压)。方法:氨电解法制氢气利用电解原理,将氮转化为高纯氢气,其装置如图所示。(4)电解过程中的移动方向为_(填“从左往右”或“从右往左”);(5)阳极的
22、电极反应式为_。KOH溶液KOH溶液【答案】+90.8 CD b 开始体积减半,N2分压变为原来的2倍,随后由于加压平衡逆向移动,N2分压比原来2倍要小 0.48 从右往左 2NH3-6e-+6OH-= N2+6H2O 【解析】(1) 根据反应热=反应物的总键能-生成物的总键能,2NH3(g)N2(g)+3H2(g),H=390.8kJmol-1-(946 kJmol-1+436.0kJmol-1)= +90.8kJmol-1,故答案为:+90.8;(2)若反应自发进行,则需H-TS<0,T>=456.5K,即温度应高于(456.5-273)=183.5,CD符合,故答案为:CD;
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 专题14化学反应原理综合-2022年高考真题和模拟题化学分项汇编(解析版)
限制150内