2023届高考化学备考一轮训练—化学反应原理综合题.pdf
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1、2023 届高考化学备考一轮训练化学反应原理综合题 1(2022内蒙古赤峰高三期末)铁及其化合物在生产和生活中具有广泛的用途。请回答下列问题。(1)铁制品暴露在潮湿空气中容易发生腐蚀,通过图甲所示装置可验证铁钉是否发生电化学腐蚀,正极反应式是_。(2)利用图乙装置可模拟工业生产高铁酸盐,阳极反应为_,阴极区的溶液pH_(填“增大”“减小”或“不变”)。利用高铁酸盐可制作新型可充电电池,该电池的总反应为放电24223充电3Zn+2KFeO+8HO3Zn(OH)+2Fe(OH)+4KOH,充电时阳极反应为_,放电时每转移0.6mol电子,正极有_24g K FeO被还原。2(2022内蒙古赤峰高三
2、期末)填写下列空白(1)25时,将-1a mol L的氨水与-10.01mol L的盐酸等体积混合所得溶液中+4c NH=c(Cl),则溶液显_(填“酸”“碱”或“中”)性。(2)3FeCl净水的原理是(用离子方程式表示)_。(3)常温下,某水溶液 M 中存在的离子有:+2-+-NaAHAHOH、,存在的分子有22H OH A、。根据题意回答下列问题:2Na A的水溶液呈_性主要原因是(用离子方程式表示):_,往2Na A溶液中加入上_可抑制其水解(填字母标号)ANaOH固体 B氯化铁固体 C水 D碳酸钠固体 已知-10Ksp(BaA)=1.8 10,往-1220mL 1mol L Na A溶
3、液中加入-1210mL 1 mol L BaCl溶液,混合后溶液中的2+Ba浓度为_-1mol L。(忽略2-A的水解)3(2022安徽蚌埠高三期末)合成氨工业为解决世界的粮食问题做出了重要贡献。工业合成氨的原理为:N2(g)+3H2(g)催化剂高温高压2NH3(g)H=-92kJmol-1 试卷第 2 页,共 19 页(1)合成氨的反应过程与能量变化如图所示,未使用催化剂时,合成氨反应 N2(g)+3H2(g)2NH3(g)的正向反应的活化能为 508kJmol-1,则该反应的逆向反应的活化能为_kJmol-1。加入催化剂后,合成氨反应的速率由_决定(填“第一步反应”或者“第二步反应”)。(
4、2)在一定温度下的恒容密闭容器中进行可逆反应:N2(g)+3H2(g)2NH3(g),该反应达到平衡的标志_。(填标号)Av(H2)正=3v(N2)逆 B容器内的气体总质量不再随时间而变化 C气体的平均相对分子质量不再变化 D混合气体的密度不再随时间变化 E.1molNN 键断裂的同时,有 6molN-H 键生成(3)向不同温度下的恒容容器中,均加入 1molN2和 3molH2组成的混合气体,经过相同时间测得 NH3的体积分数(NH3)与温度关系如图所示。随着温度升高,NH3的体积分数(NH3)先增大后减小的原因是_。T0时,初始气体总压强为 40MPa,10min 时反应达到平衡状态,气体
5、压强减小了 2MPa,则从反应开始到 10min 时,以 N2表示的平均反应速率=_(MPamin-1),H2的转化率为_,T0时平衡常数Kp=_MPa-2(列出计算式即可)(Kp为以分压表示的平衡常数)。4(2022湖北襄阳高三期末)丙烷脱氢是工业生产丙烯的重要途径,其热化学方程式为:38362C H(g)C H(g)H(g)1=akJ molH。请回答下列相关问题。(1)相关物质的相对能量如下表所示:物质 丙烷 氢气 相对能量(kJ/mol)b 0 则丙烯的相对能量为_ kJmol1。(2)一定温度下,向 2L 的密闭容器中充入 2mol 38C H发生脱氢反应,经过 10min 达到平衡
6、状态,测得平衡时气体压强是开始的 1.6 倍。010min 内氢气的生成速率2(H)=_,38C H的平衡转化率为_。下列情况能说明该反应达到平衡状态的是_(填字母)。A混合气体的密度保持不变 B38C H的消耗速率与36C H的消耗速率相等 C混合气体的平均分子量保持不变 D36C H与2H的物质的量之比保持不变(3)脱氢反应分别在压强为1p和2p时发生,丙烷及丙烯的平衡物质的量分数随温度变化如图所示。同时提高反应速率和反应物的平衡转化率,可采取的措施是_,理由是_。压强:1p_2p(填“”或“”)。若2=0.2MPap,起始时充入丙烷发生反应,则 Q 点对应温度下,反应的平衡常数p=K_(
7、用平衡分压代替平衡浓度计算,分压=总压物质的量分数)。在恒温、恒压的密闭容器中充入丙烷和氩气发生脱氢反应,起始 n(氩气)/n(丙烷)越大,丙烷的平衡转化率越大,其原因是_。5(2022湖南高三期末)2022 年 6 月 17 日,搭载神舟十二号载人飞船的长征二号 F 摇十二运载火箭,在酒泉卫星发射中心发射。该运载火箭推进物分为偏二甲基肼(282C H N),四氧化二氮和液氢、液氧两种。(1)氨热分解法制氢气,相关化学键的键能数据如下表所示:化学键 NN H-H N-H 试卷第 4 页,共 19 页 键能-1E kJ mol 946.0 436.0 390.8 由以上数据可求得3222NH(g
8、)N(g)+3H(g)H=_。(2)在298.15K、100kPa条件下,22N(g)H(g)、和3NH(g)的摩尔热容分别为 29.1,28.9 和-1-135.6J molK(已知:摩尔热容是指单位物质的量的某种物质升高单位温度所需的热量)。22N(g)H(g)、合成3NH(g)的能量随温度 T 的变化示意图合理的是_。A B C D(3)甲烷水蒸气催化重整是制高纯氢的方法之一、反应器中存在如下反应:4221CH(g)+H O(g)=CO(g)+3H(g)H 2222CO(g)+H O(g)CO(g)+H(g)H 2223C(s)+2H O(g)=CO(g)+2H(g)H 424CH(g)
9、=C(s)+2H(g)H 为积炭反应,利用12 H H、和3 H,可计算4 H=_。(4)3.0g液态偏二甲基肼与足量液态四氧化二氮完全反应生成22N(g)H O(g)、和2CO(g),放出112.5kJ的热量,写出上述反应的热化学方程式_。(5)对282C H N和24N O反应的说法正确的是_(填字母)。A偏二甲肼是比液氢更环保的燃料 B2N即是氧化产物,又是还原产物 C偏二甲基肼的燃烧热为2250kJ/mol D偏二甲肼在四氧化二氮中的燃烧是放热反应(6)如图为甲烷燃料电池 下列有关说法正确的是_(填字母)。A燃料电池将电能转变为化学能 B负极的电极反应式为-2-432CH+10OH-8
10、e=CO+7H O C正极的电极反应式为+-22O+4H+4e=2HO D通入甲烷的电极发生还原反应 当消耗甲烷33.6L(标准状况下)时,假设电池的能量转化效率为 80%,则导线中转移的电子的物质的量为_mol。6(2022陕西渭南高三期末)天然气既是高效洁净的能源,又是重要的化工原料,在生产、生活中应用广泛。(1)天然气燃烧发生反应:4222CHg2OgCOg2H O g点燃,断裂 1mol 化学键吸收的能量如表所示,1mol 4CHg完全燃烧释放的热量是_kJ。化学键 O=O C=O H-O C-H E/(kJ/mol)498 745 460 414 (2)甲烷可用于消除氮氧化物污染:4
11、2222CHg2NOgNgCOg2H O g。常温下,在 2L 恒容密闭容器中加入 3mol 4CHg和 4mol 2NOg,反应中4n CH随时间的变化如图所示。试卷第 6 页,共 19 页 反应进行到_(填“5”或“10”)s 时,达到平衡状态。05s 内,用 2NOg的浓度变化表示该反应的平均速率为_11mol Ls,10s 时,容器中 2COg的浓度是_1mol L。下列叙述能说明该反应已达到平衡状态的是_(填字母)。a.容器内混合气体的密度不再变化 b.22c NO=2c N c.容器内混合气体的总压强不再变化 d.容器内混合气体的总质量不再变化 7(2022江西横峰中学高三期末)我
12、国制定了 2030 年“碳达峰”和 2060 年“碳中和”的目标,该目标任务非常艰巨,因此研究碳和碳氧化物(CO、CO2)的转化有着重要意义。I.工业上 CO2经催化加氢可以生成多种低碳有机物:2232COg3HgCH OH gH O g 1149.5kJ molH 222COgHgCO gH O g 1240.9kJ molH 223COg2HgCH OH g 3 H 回答下列问题:(1)反应的3 H为_。(2)在绝热恒容的密闭容器中,将 CO2和2H按物质的量之比 1:3 投料发生反应,下列不能说明反应已达到平衡的是_(填字母,下同)。A体系的温度保持不变 BCO2和2H的转化率相等 C单
13、位时间体系内减少 3 mol 2H的同时有 1 mol 2H O增加 D合成3CH OH的反应限度达到最大 II.已知制备甲醇的有关化学反应以及在不同温度下的化学平衡常数如表所示:化学反应 平衡常数 温度/500 800 23CO g2HgCH OH g 1K 2.5 0.15 222COgHgCO gH O g 2K 1.0 2.50 2232COg3HgCH OH gH O g 3K (3)在恒容密闭容器中发生反应,达到平衡后升高温度,下列说法正确的是_。a.平衡正向移动 b.混合气体的平均相对分子质量增大 c.CO2的转化率增大(4)500时测得反应在某时刻下 2Hg、2COg、3CH
14、OH g、2H O g的浓度(1mol L)分别为 0.2、0.1、0.01、0.2,则此时v正_(填“”“”“”或“”、“”、“=”或“”,同)v逆;正反应速率:Bv_ Dv。(4)若 C 点为平衡点且容器总压强为 0.4 MPa,则该条件下,反应的平衡常数pK _MPa(以分压表示的平衡常数为pK,分压=总压物质的量分数)。试卷第 18 页,共 19 页(5)向 A 点对应的反应体系中再充入一定量的正丁烷,达到平衡时,正丁烷的转化率_(填“增大”、“减小”或“不变”)。(6)12:V V _。18(2022江西景德镇一中高三期末)水煤气变换反应是重要的化工过程,我国学者结合实验与计算机模拟
15、结果研究了在金催化剂表面上水煤气变换的反应历程(如图所示),其中吸附在金催化剂表面的物种用标注。(1)由图可知,水煤气变换的 H_0,该历程中最大能垒 E正=_eV。减弱温室效应的方法之一是将 CO2回收利用,科学家研究利用回收的 CO2制取甲醛,反应的热化学方程式为 CO2(g)+2H2(g)HCHO(g)+H2O(g)H。请回答下列问题:已知:HCHO(g)+O2(g)CO2(g)+H2O(g)H1=-480kJmol-1 相关化学键的键能数据如表所示:化学键 O=O HH OH 键能/(kJmol-1)498 436 464 (2)则 CO2(g)+2H2(g)HCHO(g)+H2O(g
16、)H=_kJmol-1。(3)一定条件下,将 n(CO2)n(H2)=12 的混合气体充入恒温恒容的密闭容器中,发生反应 CO2(g)+2H2(g)HCHO(g)+H2O(g)。下列说明反应已经达到平衡状态的是_(填选项字母)。a容器内气体密度保持不变 bH2O 的体积分数保持不变 c该反应的平衡常数保持不变 d混合气体的平均相对分子质量不变 下列措施既能提高 H2的转化率又能加快反应速率的是_(填选项字母)。a升高温度 b使用高效催化剂 c缩小容器体积 d扩大容器体积(4)实验室在 2L 密闭容器中进行模拟上述合成 HCHO 的实验。T1时,将体积比为 12 的 CO2和 H2混合气体充入容
17、器中,每隔一定时间测得容器内气体压强如表所示:时间/min 0 10 20 30 40 50 60 压强/kPa 1.08 0.96 0.88 0.82 0.80 0.80 0.80 已知:v(B)=P(B)t,则反应开始 10min 内,用 H2的压强变化表示该反应的平均反应速率为_kPamin-1。T1时,反应的平衡常数的代数式 Kp=_(Kp 为用各气体分压表示的平衡常数,分压=总压物质的量分数)。(5)T2时,向体积为 2L的恒容密闭容器中充入一定量的H2和CO2的混合气体,容器内气体压强为 1.2kPa,反应达到平衡时,HCHO 的分压与起始的22n(H)n(CO)关系如图所示:当2
18、2n(H)n(CO)=2 时,反应达到平衡后,若再向容器中加入 CO2(g)和 H2O(g),使二者分压均增大 0.05kPa,则达到新平衡时,H2的转化率将_(填“增大”“减小”或“不变”)。当22n(H)n(CO)=2.5 时,达到平衡状态后,HCHO 的分压可能是图象中的点_(填“D”“E”或“F”),原因为_。参考答案:1(1)-222H O+O+4e=4OH(2)-2-42Fe-6e+8OH=FeO+4H O 增大 -2-3422Fe(OH)+10OH-6e=2FeO+8H O 39.6g 【分析】当水膜呈中性时,金属铁发生吸氧腐蚀,氧气在正极上得电子的还原反应;铁为阳极发生氧化反应
19、,可以制备新型净水剂高铁酸盐,而阴极是水中的氢离子放电,生成氢气,同时产生氢氧根离子;据电池的总反应可知,充电时,阳极上的氢氧化铁转化成高铁酸钠,根据电极反应式可判断电子转移的物质的量与反应物之间的关系,以此来解析;(1)铁钉用氯化钠溶液浸泡,水溶液环境呈中性,钢铁发生吸氧腐蚀,氧气在正极上得电子生成氢氧根,故电极反应为:O2+4e-+2H2O=4OH-;(2)根据图中信息可知,铁为阳极发生氧化反应,可以制备新型净水剂高铁酸盐(FeO2-4),电极反应式为:Fe-6e-+8OH-=FeO2-4+4H2O,而阴极是水中的氢离子放电,生成氢气,同时产生氢氧根离子,所以阴极区溶液的 pH 增大;充电
20、时阳极发生 Fe(OH)3失电子的氧化反应,即反应为:Fe(OH)3-3e-+5OH-=FeO2-4+4H2O,放电时正极反应为:FeO2-4+4H2O+3e-=Fe(OH)3+5OH-,根据反应可知 FeO2-43e-,可得放电时,每转移 0.6mol 电子,正极有被还原 K2FeO4的质量为 0.6mol198g/mol3mol=39.6g;2(1)中(2)3+23Fe+3HOFe(OH)(胶体)+3H(3)碱 2-2A+H OHA+OH AD -105.4 10 【分析】等体积混合生成 Na2A,水解显碱性,离子水解以第一步为主;由 A2-+H2OOH-+HA-根据影响平衡移动的因素,可
21、判断抑制 A2-的水解;由反应式 Ba2+A2-=BaA,沉淀后 A2-过量 0.01mol,根据 BaA 的 Ksp=c(Ba2+)c(A2-),可得 c(Ba2+)=2-Kspc(A)进行计算;(1)所得混合溶液中 c(NH+4)=c(Cl-),根据电荷守恒得 c(OH-)=c(H+),溶液呈中性;(2)FeCl3净水的原理是:Fe3+3H2OFe(OH)3(胶体)+3H+;(3)A2-水解,使溶液呈碱性,水解时也遵循逐级水解,所以水解方程式为:A2-+H2OHA-+OH-,HA-+H2OH2A+OH-,A2-水解:A2-+H2OOH-+HA-,A加入 KOH固体,氢氧根离子浓度增大,抑制
22、了 A2-的水解,A 正确;B加入氯化铁固体,铁离子水解溶液呈酸性,促进了 A2-的水解,B 错误;C加入水后 A2-离子浓度减小,A2-的水解程度增大,C 错误;D碳酸钠固体水解显碱性,抑制 A2-的水解,D 正确;故选 AD。由反应 式 Ba2+A2-=BaA,可得:沉淀后 A2-过量 0.01mol,溶液中 c(A2-)=-3300.01Lm10ol=13 mol/L,根据 BaA 的 Ksp=c(Ba2+)c(A2-)可得 c(Ba2+)=2-Kspc(A)=-101.8 1013=5.410-10mol/L;3(1)600 第一步反应(2)AC(3)温度低于 T0时反应未达平衡,温度
23、升高,反应速率加快,NH3的体积分数增大;高于T0时反应达平衡,由于该反应是放热反应。温度升高平衡常数减小,NH3的体积分数减小 0.1(或110)10%2329 27或230.23.80.92.73.83.8(38)(38)(38)【详解】(1)H=正反应的活化能-逆反应的活化能=-92kJmol-1,已知正反应的活化能=508kJmol-1,所以逆反应活化能=600 kJmol-1;化学反应的决速步骤为活化能大的一步,根据图象可知,第一步活化能大,决定合成氨反应的速率;(2)A氢气表示正反应速率,氮气表示逆反应速率,且速率之比等于化学计量数之比,所以可判断平衡状态,A 正确;B反应前后均为
24、气体,根据质量守恒定律,体系内物质的总质量一直不变,不能作为判断平衡的标志,B 错误;CmM=n()总,总质量不变,但该反应为气体系数和减小的反应,总物质的量是变量,当总物质的量不变时,平均摩尔质量不再改变,可判断平衡状态,C 正确;Dm=V,质量和体积均不变,所以密度为恒量,一直不变,不能判断平衡状态,D 错误;E1molNN 键断裂表示正反应速率,6molN-H 键生成也为正反应速率,无法判断平衡状态,E 错误;故选 AC。(3)图象为相同时间内,不同的温度对应的氨气的体积分数,已知温度越高化学反应速率越快,单位时间内生成的氨气越多。T0之前,温度较低,反应未达到平衡,温度温度升高,反应速
25、率加快,NH3的体积分数增大;高于 T0时反应达平衡,由于该反应是放热反应,温度升高平衡常数减小,NH3的体积分数减小;故答案为:温度低于 T0时反应未达平衡,温度升高,反应速率加快,NH3的体积分数增大;高于 T0时反应达平衡,由于该反应是放热反应。温度升高平衡常数减小,NH3的体积分数减小;对于恒温恒容体系,压强之比等于物质的量之比,已知初始压强为 40MPa,氢气与氮气的物质的量之比为 3:1,所以 P(H2)=30MPa,P(N2)=10MPa,设 N2变化量为 xMPa,根据压强 可列出三段式:223N(g)+3H(g)2NH(g)(MPa)100(MPa)32(MPa)10-x30
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