2021年浙江选考2019届化学选考复习专题精编：第30题化学反应原理.pdf

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1、30.化学反应原理1(一)以四甲基氯化铵(CH3)4NCl 水溶液为原料，通过电解法可以制备四甲基氢氧化铵(CH3)4NOH，装置如图1 所示。(1)收集到(CH3)4NOH 的区域是 (填 a、b、c 或 d)。(2)写出电池总反应。(二)乙酸乙酯一般通过乙酸和乙醇酯化合成：CH3COOH(l)C2H5OH(l)CH3COOC2H5(l)H2O(l)HkJmol1已知纯物质和相关恒沸混合物的常压沸点如下表：纯物质沸点/恒沸混合物（质量分数）沸点/乙醇乙酸乙酯+水乙酸乙酸乙酯+乙醇乙酸乙酯乙酸乙酯+乙醇 +水请完成：(1)关于该反应，下列说法不合理的是。A反应体系中硫酸有催化作用B因为化学方程

2、式前后物质的化学计量数之和相等，所以反应的S等于零C因为反应的H接近于零，所以温度变化对平衡转化率的影响大D因为反应前后都是液态物质，所以压强变化对化学平衡的影响可忽略不计(2)一定温度下该反应的平衡常数K。若按化学方程式中乙酸和乙醇的化学计量数比例投料，则乙酸乙酯的平衡产率y；若乙酸和乙醇的物质的量之比为n:1，相应平衡体系中乙酸乙酯的物质的量分数为x，请在图2 中绘制x随n变化的示意图(计算时不计副反应)。(3)工业上多采用乙酸过量的方法，将合成塔中乙酸、乙醇和硫酸混合液加热至 110左右发生酯化反应并回流，直到塔顶温度达到7071，开始从塔顶出料。控制乙酸过量的作用有。(4)近年，科学家

3、研究了乙醇催化合成乙酸乙酯的新方法：2C2H5OH(g)CH3COOC2H5(g)2H2(g)在常压下反应，冷凝收集，测得常温下液体收集物中主要产物的质量分数如图 3 所示。关于该方法，下列推测合理的是。A反应温度不宜超过300B增大体系压强，有利于提高乙醇平衡转化率C在催化剂作用下，乙醛是反应历程中的中间产物D提高催化剂的活性和选择性，减少乙醚、乙烯等副产物是工艺的关键2(一)十氢萘是具有高储氢密度的氢能载体，经历“十氢萘(C10H18)四氢萘(C10H12)萘(C10H8)”的脱氢过程释放氢气。已知：C10H18(l)C10H12(l)3H2(g)H1,C10H12(l)C10H8(l)2

4、H2(g)H2H1H20；C10H18C10H12的活化能为Ea1，C10H12C10H8的活化能为Ea2，十氢萘的常压沸点为192；在192，液态十氢萘的脱氢反应的平衡转化率约为9。请回答：(1)有利于提高上述反应平衡转化率的条件是。A高温高压B低温低压C 高温低压D低温高压(2)研究表明，将适量十氢萘置于恒容密闭反应器中，升高温度带来高压，该条件下也可显著释氢，理由是。(3)温度 335，在恒容密闭反应器中进行高压液态十氢萘（mol）催化脱氢实验，测得 C10H12和 C10H8的产率x1和x2（以物质的量分数计）随时间变化关系，如图1 所示。精品w o r d 学习资料 可编辑资料-精心

5、整理-欢迎下载-第 1 页，共 8 页40.10.20.30.40.5产率x时间/h26810121416图1(8,0.374)(8,0.027)x1(C10H12)x2(C10H8)0在 8 h 时，反应体系内氢气的量为 mol（忽略其他副反应）。x1显著低于x2的原因是。在图 2 中绘制“C10H18C10H12C10H8”的“能量反应过程”示意图。(二)科学家发现，以H2O和 N2为原料，熔融NaOH KOH为电解质，纳米Fe2O3作催化剂，在250和常压下可实现电化学合成氨。阴极区发生的变化可视为按两步进行，请补充完整。电极反应式：和 2Fe3H2ON22NH3Fe2O3。3以氧化铝为

6、原料，通过碳热还原法可合成氮化铝（AlN）；通过电解法可制取铝。电解铝时阳极产生的CO2可通过二氧化碳甲烷化再利用。请回答：(1)已知：2Al2O3(s)=4Al(g)3O2(g)H13351 kJmol12C(s)O2(g)=2CO(g)H2 221 kJmol1 2Al(g)N2(g)=2AlN(s)H3 318 kJmol1碳热还原Al2O3合成 AlN 的总热化学方程式是，该反应自发进行的条件。(2)在常压、Ru/TiO2催化下，CO2和 H2混和气体(体积比 14，总物质的量a mol)进行反应，测得CO2转化率、CH4和 CO选择性随温度变化情况分别如图1 和图 2 所示(选择性：

7、转化的CO2中生成 CH4或 CO的百分比)。反应.CO2(g)4H2(g)CH4(g)2H2O(g)H4，反应.CO2(g)H2(g)CO(g)H2O(g)H5下列说法不正确的是。AH4小于零B温度可影响产物的选择性CCO2平衡转化率随温度升高先增大后减少D其他条件不变，将CO2和 H2的初始体积比改变为13，可提高CO2平衡转化率 350时，反应在t1时刻达到平衡，平衡时容器体积为V L，该温度下反应的平衡常数为(用a、V表示)350下 CH4物质的量随时间的变化曲线如图3所示。画出400下 0t1时刻 CH4物质的量随时间的变化曲线。精品w o r d 学习资料 可编辑资料-精心整理-欢

8、迎下载-第 2 页，共 8 页(3)据文献报道，CO2可以在碱性水溶液中电解生成甲烷，生成甲烷的电极反应式是。4氯及其化合物在生活和生产中应用广泛。(1)已知：900 K 时，4HCl(g)+O2(g)2Cl2(g)+2H2O(g)，反应自发。该反应是放热还是吸热，判断并说明理由。900 K 时，体积比为4：l 的 HCl 和 O2在恒温恒容的密闭容器中发生反应，HCl 的平衡转化率(HCl)随压强(P)变化曲线如图。保持其他条件不变，升温到T K(假定反应历程不变)，请画出压强在l05105 Pa范围内，HCl 的平衡转化率(HCl)随压强(P)变化曲线示意图。(2)已知：Cl2(g)+2N

9、aOH(aq)=NaCl(aq)+NaClO(aq)+H2O(l)Hl=102 kJ mol13Cl2(g)+6NaOH(aq)=5NaCl(aq)+NaClO3(aq)+3H2O(1)H2=422 kJ mol1写出在溶液中NaClO分解生成NaClO3的热化学方程式:。用过量的冷NaOH 溶液吸收氯气，制得NaClO溶液(不含 NaClO3)，此时 ClO的浓度为c0 mol L1；加热时 NaClO转化为 NaClO3，测得 t 时刻溶液中ClO浓度为ctmolL1，写出该时刻溶液中Cl浓度的表达式；c(Cl)=molL-1(用c0、ct表示)。有研究表明，生成NaClO3的反应分两步进

10、行：I.2ClO=ClO2+Cl II.ClO2+ClO=ClO3+Cl常温下，反应II能快速进行，但氯气与NaOH 溶液反应很难得到NaClO3，试用碰撞理论解释其原因：。(3)电解 NaClO3水溶液可制备NaClO4。在电解过程中由于阴极上吸附氢气，会使电解电压升高，电解效率下降。为抑制氢气的产生，可选择合适的物质(不引入杂质)，写出该电解的总化学方程式。5氨气及其相关产品是基本化工原料，在化工领域中具有重要的作用。(1)以 Fe为催化剂，mol 氮气和 mol 氢气在恒温、容积恒定为1 L 的密闭容器中反应生成氨气，20 min 后达到平衡，氮气的物质的量为 mol。在第25min 时

11、，保持温度不变，将容器体积迅速增大至2 L 并保持恒容，体系达到平衡时N2的总转化率为%。请画出从第25 min起 H2的物质的量浓度随时间变化的曲线。该反应体系未达到平衡时，催化剂对逆反应速率的影响是（填增大、减少或不变）。(2)N2H4是一种高能燃料，有强还原性，可通过NH3和 NaClO 反应制得，写出该制备反应的化学方程式。N2H4的水溶液呈弱碱性，室温下其电离常数K1106，则molL1 N2H4水溶液的pH等于（忽略 N2H4的二级电离和H2O的电离）。已知 298K和 101kPa 条件下：N2(g)+3H2(g)2NH3(g)H1,2H2(g)+O2(g)2H2O(l)H2,精

12、品w o r d 学习资料 可编辑资料-精心整理-欢迎下载-第 3 页，共 8 页2H2(g)+O2(g)2H2O(g)H3,4NH3(g)+O2(g)2N2H4(l)+2H2O(l)H4则 N2H4(l)的标准燃烧热H。(3)科学家改进了NO2转化为 HNO3的工艺(如虚框所示)，在较高的操作压力下，提高N2O4/H2O的质量比和O2的用量，能制备出高浓度的硝酸。实际操作中，应控制N2O4/H2O质量比高于，对此请给出合理解释。6由某精矿石（MCO3ZCO3）可以制备单质M，制备过程中排放出的二氧化碳可以作为原料制备甲醇，取该矿石样品1.84g，高温灼烧至恒重，得到0.96g 仅含两种金属氧

13、化物的固体，其中m(M)m(Z)3 5，请回答：(1)该矿石的化学式为。(2)以该矿石灼烧后的固体产物为原料，真空高温条件下用单质硅还原，仅得到单质M和一种含氧酸盐（只含 Z、Si 和 O元素，且Z 和 Si 的物质的量之比为2 1）。写出该反应的化学方程式。单质 M还可以通过电解熔融MCl2得到。不能用电解MCl2溶液的方法制备M的理由是。(3)一定条件下，由CO2和 H2制备甲醇的过程中含有下列反应：反应 1：CO2(g)H2(g)CO(g)H2O(g)H1反应 2：CO(g)2H2(g)CH3OH(g)H2反应 3：CO2(g)3H2(g)CH3OH(g)H2O(g)H3其对应的平衡常数

14、分别为K1、K2、K3，它们随温度变化的曲线如图1所示。则H2 H3（填“大于”、“小于”或“等于”），理由是。(4)在温度T1时，使体积比为31 的 H2和 CO2在体积恒定的密闭容器内进行反应。T1温度下甲醇浓度随时间变化曲线如图2 所示；不改变其他条件，假定t时刻迅速降温到T2，一段时间后体系重新达到平衡。试在图2 中画出t时刻后甲醇浓度随时间变化至平衡的示意曲线。7(1)氮化铝(AlN)是一种人工合成的非氧化物陶瓷材料，可在温度高于1500时，通过碳热还原法制得。实验研究认为，该碳热还原反应分两步进行：Al2O3在碳的还原作用下生成铝的气态低价氧化物X（X中 Al 与 O的质量比为 :

15、2）；在碳存在下，X与 N2反应生成AlN。请回答：(1)X 的化学式为。(2)碳热还原制备氮化铝的总反应化学方程式为：Al2O3(s)+3C(s)+N2(g)2AlN(s)+3CO(g)在温度、容积恒定的反应体系中，CO浓度随时间的变化关系如下图曲线甲所示。下列说法不正确的是。A从 a、b 两点坐标可求得从a到 b 时间间隔内该化学反应的平均速率Bc 点切线的斜率表示该化学反应在t 时刻的瞬时速率C在不同时刻都存在关系：v(N2)=3v(CO)D维持温度、容积不变，若减少N2的物质的量进行反应，曲线甲将转变为曲线乙精品w o r d 学习资料 可编辑资料-精心整理-欢迎下载-第 4 页，共

16、8 页该反应在高温下自发进行，则随着温度升高，反应物Al2O3的平衡转化率将，（填“增大”、“不变”或“减小”），理由是。一定温度下，在压强为p的反应体系中，平衡时N2的转化率为，CO的物质的量浓度为c；若温度不变，反应体系的压强减小为0.5p，则 N2的平衡转化率将（填“”），平衡时 CO的物质的量浓度。A小于 B大于，小于cC等于c D大于c (3)在氮化铝中加入氢氧化钠溶液，加热，吸收产生的氨气，进一步通过酸碱滴定法可以测定氮化铝产品中氮的含量。写出上述过程中氮化铝与氢氧化钠溶液反应的化学方程式。82016 杭州 G20峰会期间，中美两国共同交存参加巴黎协定法律文书，展示了应对全球性问题

17、的雄心和决心。其中燃煤、汽车、工业尾气排放等途径产生的CO、NOx的有效消除成为环保领域的重要课题。请根据题目提供信息回答相关问题。已知：N2(g)+O2(g)2NO(g)?H=+kJ mol-12C(s)+O2(g)2CO(g)?H=kJ mol-1 C(s)+O2(g)CO2(g)?H=kJ mol-1(1)汽车尾气转化器中发生的反应为：2NO(g)+2CO(g)N2(g)+2CO2(g)，此反应的?H=；(2)汽车燃油不完全燃烧时产生CO,有人设想选择合适的催化剂按下列反应除去CO:2CO(g)2C(s)+O2(g)，则该反应能否自发进行并说明理由：。已知：用NH3催化还原NOx时包含以

18、下反应。反应：4NH3(g)+6NO(g)5N2(g)+6H2O(l)?H1 0反应：2NO(g)+O2(g)2NO2(g)?H3 0(3)为探究温度及不同催化剂对反应的影响，分别在不同温度、不同催化剂下，保持其它初始条件不变重复实验，在相同时间内测得N2浓度变化情况如右图所示。下列说法正确的是。A在催化剂甲的作用下反应的平衡常数比催化剂乙时大B反应在N点达到平衡，此后N2浓度减小的原因可能是温度升高，平衡向左移动CM点后 N2浓度减小的原因可能是温度升高发生了副反应DM点后 N2浓度减小的原因可能是温度升高催化剂活性降低了(4)右图中虚线为反应在使用催化剂条件下，起始O2、NO投料比和 NO

19、平衡转化率的关系图。当其他条件完全相同时，用实线画出不使用催化剂情况下，起始O2、NO投料比和NO平衡转化率的关系示意图。(5)由 NO2、O2、熔融盐NaNO3组成的燃料电池如下图所示，在使用过程中石墨电极反应生成一种氧化物Y，请写出石墨极的电极反应式：。精品w o r d 学习资料 可编辑资料-精心整理-欢迎下载-第 5 页，共 8 页30.化学反应原理参考答案：1(一)(1)d(2)2(CH3)4NCl2H2O通电 2(CH3)4NOH H2 Cl2(二)(1)BC(2)(或 67%)(3)提高乙醇转化率；提高反应温度，从而加快反应速率；有利于后续产物分离(4)ACD2(一)(1)C(2

20、)温度升高，加快反应速率；温度升高使平衡正移的作用大于压强增大使平衡逆移的作用。(3)催化剂显著降低了C10H12C10H8的活化能，反应生成的C10H12快速转化为C10H8。作图：(二)Fe2O36e 3H2O2Fe6OH3(1)Al2O3(s)3C(s)N2(g)=2AlN(s)3CO(g)H1 026 kJmol1高温(2)CD625V2a2(3)CO26H2O 8e=CH48OH4(1)放热反应，S0，根据盖斯定律又得H3H1H2，所以H20，S0 (3)CD(4)画图实线与虚线重合 (5)O24e 2N2O5=4NO3精品w o r d 学习资料 可编辑资料-精心整理-欢迎下载-第 8 页，共 8 页