专题14 化学反应原理综合题-2022年高考真题和模拟题化学分项汇编.pdf

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1、专题1 4化学反应原理综合:2022年高考真题1.(2022.全国甲卷)金属钛(Ti)在航空航天、医疗器械等工业领域有着重要用途，目前生产钛的方法之一是将金红石(T iO j转化为T iC l,再进一步还原得到钛。回答下列问题：(DTiOz转化为TiCl有直接氯化法和碳氯化法。在 1000时反应的热化学方程式及其平衡常数如下：(i)直接氯化：TiO2(s)+2Cl2(g)=TiCl4(g)+O2(g)AH,=172kJ-mol1,Kpl=1.0 xIO-2(ii)碳氯化：TiO,(S)+2C12(g)+2C(s)=TiCl4(g)+2CO(g)AH2=-51kJ mor,Kp2=1.2xlOl

2、2Pa反应2C(s)+O2(g)=2CO(g)的 A H为 kJ.m or.&=Pa碳氯化的反应趋势远大于直接氯化，其原因是。对于碳氯化反应：增大压强，平衡 移动(填“向左”“向右”或“不 温度升高，平 衡 转 化 率(填 变大变小 或 不变”)。在 L O x U P a,将TiO C、J 以物质的量比1 ：2.2：2 进行反应。体系中气体平衡组成比例(物质的量分数)随温度变化的理论计算结果如图所示。0.70.60.50.40.30.20.10.00 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600温度/反应C(s)+CO2(g)=2CO(g)的平衡常数 Kp(1 4

3、0 0)=P a。图中显示，在200C平衡时Ti。?几乎完全转化为T i C J 但实际生产中反应温度却远高于此温度，其原因是 O T 0 碳氯化是一个“气一固一固”反应，有利于TiC2-c“固 固”接 触 的 措 施 是。2.(2022浙江卷)主要成分为H2s的工业废气的回收利用有重要意义。(1)回收单质硫。将三分之一的H2s燃烧，产生的SO?与其余H2s混合后反应：32H2S(g)+SO2(g)S8(s)+2H2O(g)。在某温度下达到平衡，测得密闭系统中各组分浓度分别为Oc(H2S)=2.0 xl0-5m o r-E c(SO2)=5.0 xl0-5mol-Lj c(H2O)=4.0 x

4、l0-3mol E,计算该温度下的平衡常数K=(2)热解H2s制 H?。根据文献，将 H2s和CH”的混合气体导入石英管反应器热解(一边进料，另一边出料)，发生如下反应：I 2H2s(g)U 2H2(g)+$2(g)AH,=170kJ-mol-1II CH4(g)+S2(g)C S2(g)+2H,(g)也=64kJ mo总反应：III 2H2S(g)+CH4(g)(g)+4H2(g)投料按体积之比V(H2S):V(C H j=2:l,并用Nz稀释；常压，不同温度下反应相同时间后，测得H?和CS?体积分数如下表：温度/9501000105011001150H2/V(%)0.51.53.65.58

5、.5CS2/V(%)0.00.00.10.41.8请回答：反应H1能 自 发 进 行 的 条 件 是。下 列 说 法 正 确 的 是。A.其他条件不变时，用 A r替代N。作稀释气体，对实验结果几乎无影响B.其他条件不变时，温度越高，H2s的转化率越高C.由实验数据推出H2s中的S-H键强于CH4中的C-H键D.恒温恒压下，增加N2的体积分数，氏的浓度升高若将反应ni看成由反应I 和反应n 两步进行，画出由反应原料经两步生成产物的反应过程能量示意图能旦里反 应 过.在1 0 0 0 C,常压下，保持通入的H2s 体积分数不变，提高投料比 V(H 2 S):V(CH J ,H 2 s 的转化率不

6、变,原因是 o在9 5 0 1 1 5 0 范围内(其他条件不变)，S2(g)的体积分数随温度升高发生变化，写出该变化规律并分析原因.3.(2 0 2 2 全国乙卷)油气开采、石油化工、煤化工等行业废气普遍含有的硫化氢，需要回收处理并加以利用。回答下列问题：(1)已知下列反应的热化学方程式：2 H2S(g)+3 O2(g)=2 S O2(g)+2 H2O(g)A H,=-1 0 3 6 k J m o l1 4H 2 s(g)+2 S C)2(g)=3 S 2(g)+4H 2 O(g)A H ,=9 4 k J m o l1 2HAH,=-48 4 k J m o l-1计算H 2 s 热分解

7、反应2 H 2 s(切=邑值)+2 凡的氏=k J-m o f o(2)较普遍采用的H 2 s 处理方法是克劳斯工艺。即利用反应和生成单质硫。另一种方法是：利用反应高温热分解H3。相比克劳斯工艺，高 温 热 分 解 方 法 的 优 点 是,缺点是 o(3)在1 47 0 K、1 0 0 k P a 反应条件下，将 n(H 2 S):n(A r)=l:4的混合气进行H 2 s 热分解反应。平衡时混合气中H 2 s与H?的分压相等，H 2 s 平 衡 转 化 率 为,平衡常数K p =k P a。(4)在 1 3 7 3 K、1 0 0 k P a 反应条件下,对于 1 1(凡$)：1 1(4)分

8、别为4:1、1:1、1:4、1：9、1:1 9 的H-A r 混合气,热分解反应过程中H 2 s 转化率随时间的变化如下图所示。n(H?S):n(A r)越小，H 2 s 平衡转化率,理由是 n(H 2 S):n(A r)=l:9 对 应 图 中 曲 线,计算其在O-Q l s 之间，H 2 s 分压的平均变化率为_ _ _ _ _ _ _ _ k P a s _1 o4.(2 0 2 2广东卷)铭及其化合物在催化、金属防腐等方面具有重要应用。(1)催化剂Cr zO,可由(N H4 h e r 2。?加热分解制备，反应同时生成无污染气体。完成化学方程式：(N H j C r Q,+oCr?。，

9、催化丙烷脱氢过程中，部分反应历程如图，X(g)f Y(g)过 程 的 焰 变 为(列 式 表 示)。Cr Q,可用于N H：的催化氧化。设计从N H?出发经过3步反应制备H N O、的路线(用“一”表示含氮物质间的转化)；其中一个有颜色变化的反应的化学方程式为(2)1 0,在恒温密闭容器中,维持压强和投料比不变，将CCh和H2按一定流速通过反应器，CCh转化率和甲醇选择性X（CH3O H）%=生成 黑?00%随温度变化关系如下图所示：n（洎耗CO?）12.01-1 60.09.5 L-.-.-1-J 56.0232 236 240 244 248 252T/CCO2转化率和甲醇选择性随温度的变

10、化曲线 若233-251 时催化剂的活性受温度影响不大，分析235后图中曲线下降的原因_ _ _ _ _ _。在压强为P的恒温恒压密闭容器中，加入ImolCCh和3m01比 反应并达到平衡状态,CO2平衡转化率为20%,甲醇的选择性为50%,计算CCh（g）+3H2（g）=C H30H（g）+H20（g）在该温度下的平衡常数KP=。（列出计算式）5.（2022安徽芜湖三模）为实现我国政府提出的206 0年碳中和目标，须控制CCh的排放。（1）请写出CO2与C反应生成C O的 热 化 学 方 程 式。已知：4 co（g）+Fe3C）4（s）=3Fe（s）+4CO2（g）AH=-14kJ-mol

11、3Fe（s）+2O2（g）=Fe3O4（s）AH=J118 kJ-moHC（s）+O2（g）=CO2（g）AH=-394kJ mol1_ _ n（CO）若在恒温密闭容器中发生反应，当反应达到平衡后充入c o”重 新 达 到 平 衡 后 容 器 中 的 变 化 情 况是（填 增大”、减小”或 不变”）。反应在_ _ _ _ _ _（填“低温”或 高温”）条件下更有利于反应的自发进行。（2）已知I：CO2（g）+CH4（g）T 2 c o（g）+2H2（g）,为研究温度、压强变化对此反应的影响，某科研小组的研究人员向某密闭容器中充入a mol CH4、b mol CO2,测得反应过程中CO2的平衡

12、转化率与温度（K）、压强（kPa）的关系如图所示。欲使X点时CH4的转化率 60%,则a b（填“”、=”或“”、=”或 v ）。ACO2的平衡转化率/%(3)C C h在C u-Z n O催化下，可同时发生如下反应I和I LI.C O2(g)+3 H 2(g)-C H 3 0 H(g)+H 2 O(g)I L C O2(g)+H2(g)TC 0+H 20在C u-Z n O存在的条件下，保持温度T不变，在一刚性密闭容器中，充入一定量的C 0 2及H 2,起始及达平衡时，容器内各气体物质的量如下表：C O2H2C H 3 O HC OH2O(g)总压/k Pa起始/m o l5.07.0 00

13、0p o平衡/m o ln in 2p若反应I、H均达平衡时，p o=1.2 p,则表中m=；若此时血=3,则反应I的平衡常数Kp=(用平衡分压代替平衡浓度计算，分压=总压x物质的量分数。计算结果用含总压p的最简分式表示)。6.(2 0 2 2黑龙江齐齐哈尔二模)含氯化合物的反应在化学工业中具有重要的地位。回答下列问题：次氯酸钠氧化法可以制备N a2F e O 4o己知：2 H 2(g)+O 2(g)=2 H2O(l)A H=a k J-m o l-1N a C l(a q)+H20(l)=N a C 10(a q)+H2(g)A H =b k J-m o H4N a2F e O4(a q)+

14、10 H2O(l)=4F e(O H)3(s)+3 O2(g)十 8 N a O H(a q)A H=c k J-m o l-1反应 2 F e(O H)3(s)十 3 N a C 10(a q)+4N a O H(a q)=2 N a2F e O 4(a q)+3 N a C l(a q)+5出0的 ZiH=kJ-mol-1。(2)光气(C O C h)是重要的含氯化合物。常用于医药、农药制造，工业上利用一氧化碳和氯气反应制备，反应方程式为C O(g)+C b(g)?=C O C h(g)在1 L恒温恒容密闭容器中充入2.5m o l C O和1.5m o l C b,在催化剂作用下发生反应

15、，测得CO及COCL的物质的量随时间变化如图1所示:物质的量/mol图10 15s内，Cb的平均反应速率为 m o l-L -m i n-1第一次平衡时，CO的 平 衡 转 化 率 为；此温度下，该反应的平衡常数Kc=(保留两位有效数字)。在第2 0 s时，改 变 的 条 件 是。工业上常用氯苯(C 6H 5-C 1)和硫化氢(H?S)反应来制备一种用途广泛的有机合成中间体苯硫酚(C 6H 5-S H),但会有副产物苯(C 6 H 6)生成。I .C 6H5-C l(g)+H 2 S(g?=C 6H 5-S H(g)+H C l(g)A H =-16.8 k J-m o l1；I I.C 6H

16、 5-C l(g)+H 2 s(g)=C 6H 6(g)+H C l(g)+1 s8(g)A H2=-45.8 k J-m o l-1 oo将一定量的c 6H 5-C 1和H2S的混合气体充入恒容的密闭容器中，控制反应温度为T(假设只发生反应I ),下列可以作为反应I达 到 平 衡 的 判 据 是(填 字 母)。A.气体的压强不变 B,平衡常数不变C.v ,I：(H 2 S)=V (H C l)D.容器内气体密度不变现将一定量的c 6H 5-C 1和H 2 s置于一固定容积的容器中模拟工业生产过程，在不同温度下均反应2 0 m i n测定生成物的浓度，得到图2和图3。(R为H 2 s与C 6H

17、 6-C 1的起始物质的量之比)，图2显示温度较低时C 6 H 5 s H浓度的增加程度大于C 6H 6,从活 化 能 角 度 分 析 其 主 要 原 因 是;结合图2和图3,该模拟工业生产制备C 6 H 5-SH的适宜条件为7.(2 0 2 2河南郑州三模)丙烯(C 3 H 6)是石油化工行业重要的有机原料之一，主要用于生产聚丙烯、二氯丙烷、异丙醇等产品。回答下列问题：(1)丙烷脱氢制备丙烯。由图可得 C 3 H 8(g)=C 3 H 6(g)+H2(g)AH=kJmol-1。反应过程 反应过程(2)将一定浓度的C O 2与固定浓度的C 3 H 8通过含催化剂的恒容反应器发生脱氢反应。经相同

18、时间，流出的C 3 H 6、CO和H 2浓度随初始C O 2浓度的变化关系如下图所示。c(H 2)和c(C 3 H 6)变 化 差 异 的 原 因 为(用化学方程式表示)。烯反应在某条件下的A r r h e n i u s经验公式的实验数据如图中曲线a所示，其活化能为 J m o l1,当其实验数据发生变化如图中b线所示，则 可 能 的 原 因 是。(4)工业上用丙烯加成法制备1,2-二氯丙烷(C H 2 c l e H C 1 C H 3),副产物为3-氯丙烯(C H 2=C H C H 2。)，反应原理为：C H 2=C H C H 3(g)+C L(g)-C H 2 c l e H C

19、 I C H 3 (g)C H 2=C H C H 3(g)+C 1 2(g)TC H 2=C H C H 2 c l(g)+H C l(g)一定温度下，向恒容密闭容器中充入等物质的量的C H 2=C H C H 3 和 C 1 2 发生反应，容器内气体的压强随时间常数Kp=kPa(保留小数点后2位)。(5)一定条件下，C H 3 c H=C H 2 与 H C 1 发生反应有、两种可能，反应进程中的能量变化如图所示。保持其他条件不变,A.适当提高反应温度B.改变催化剂C.适当降低反应温度D.改变反应物浓度8.(2 0 2 2 河南开封三模)氧化铁在工业上有广泛的应用。(1)炼铁高炉中存在以下

20、热化学方程式I.C(s)+C O2(g)=2 C O(g)=+1 7 2.5 k J-m o l-I I.F e2O3(s)+C O(g)2 F e O(s)+C O2(g)A H2=-3 k J m o l-I I I.F e O(s)+C O(g)UF e(s)+C C h(g)A H3=-H k J m o l-I V.F e z C h (s)+3 C O(g)U2 F e(s)+3 C C)2(g)上述反应中，A H k J m o r1下图中能表示反应I V 的平衡常数对数值(I gK)与 温 度 的 关 系 的 是(填 T 或，I I)，原因是1 5 0 0。（2 时，在某体积可

21、变的密闭容器中，按物质的量比2：3 加入F e z C h 和 CO发生反应I V,则达平衡时，F e z C h 的转化率为；下列措施能够提高F e z C h 转化率的是（填字母序号）。a.对体系加压 b.升高反应体系的温度c.加入适量的Na z O 固体 d.增大C O在原料中的物质的量比 一定条件下F e z Ch 可被甲烷还原为“纳米级”的金属铁，其反应为：F e 2O 3（s）+3CH Mg）U 2 F e（s）+3 C O（g）+6H2（g）AH 0反应在2 L的密闭容器中进行，5 m i n后达到平衡，测得F e z Ch 在反应中质量消耗3.2 g,则该段时间内用反应物表达的

22、平均反应速率为 m o l-L m i n-1该反应达到平衡时，某物理量（Y）随温度变化如图所示，当温度由T i 升高到T 2时，平衡常数K,KB（填“或=）。纵坐标可以表示的物理量有 填字母序号）。a.H 2的逆反应速率 b.CH 4的的体积分数c.混合气体的平均相对分子质量 0,则表示C O 2平衡转化率的是曲线（填“A 或 B ）,判断的依据是。在恒压p、8 00 K条件下，在密闭容器中充入等物质的量的C H g）和 C C h（g）,若曲线A对应物质的平衡转化率为4 0%,曲线B对应物质的平衡转化率为2 0%,则以上反应平衡体系中n（H?）：n（H 2O）=，则干重整反应的平衡常数Kp

23、（用平衡分压代替平衡浓度表示，分压=总压x 物质的量分数，列出计算式，无需化简）。400 600 800 1000 1200温度/K（2）二氧化碳电还原反应提供了一种生产乙醇的方法，已知反应过程中在三种不同催化剂表面（C u、C/C u、N-C/C u）的某个基元反应的能量变化如图所示（I S 表示始态，T S 表示过渡态，F S 表示终态，*表示催化剂活性中心原子）。科学家研究发现铜表面涂覆一层氮掺杂的碳（N-C）可以提高乙醉的选择性，其原因可能是(3)科学家通过使用双极膜电渗析法来捕获和转化海水中的C O2,其原理如图所示。IL极X处理后 处理后写出与电源正极相连一极上的电极反应式：。下

24、列 说 法 正 确 的 是(填 字 母)。A.循环液1 和循环液2 中的阴离子种类相同B.隔 膜 1 为阳离子交换膜，隔膜2 为阴离子交换膜C.水的电离程度：处理后海水1处理后海水2D.该方法可以同时将海水进行淡化1 2.(2 0 2 2 陕西西安二模)乙烯是-一种重要的基本化工原料，乙烯的产量可以衡量一个国家的石油化工发展水平，研究工业制取乙烯有重要的意义。I.工业用H2和 C O2在一定条件下合成乙烯：6H，(g)+2 CO，(g)、催化剂 4 C H，=CH，(g)+4H，O(g)A Hi已知：2 H2(g)+Ch(g)=2 H2 O(1)A H2=-5 7 1.4kJ m o l_ 1

25、 CH2=CH2(g)+3 O2(g)T2 c O2(g)+2 H2。A H3=-1 41 IkJm o H H2 O(g)=H2 O(l)A H4=-44kJm o l-(1)A H)=_ _ _ _ _ _ _(2)在密闭容器中充入体积比为3：1 的 山 和 C O2,不同温度对C O2的平衡转化率和催化剂催化效率的影响如图所示，下列说法正确的是A.为了提高乙烯的产率应尽可能选择低温B.生成乙烯的速率：v（M）可能小于v（N）C.平衡常数：KMKND.M点时的压强一定小于N点时的压强II.工业用甲烷催化法制取乙烯：2 c H4（g）=C2 H4（g）+2 H2（g）A H A。，T时，向4

26、 L的恒容反应器中充入2 m o l CH4,仅发生上述反应，反应过程中C H 4的物质的量随时间变化如图所示：实验测得V E=k,（C H。，Vk逆C（C2 H4）d（H2）,、k逆为速率常数，只与温度有关，T时k正与ki$的 比 值 为 一（用含x的代数式表示）；若将温度升高，速率常数增大的倍数：k l l:（填，=”或 ”）k逆。HI.乙烷裂解制乙烯：C2 H6（g）、一催化剂、C2 H4（g）+H2（g）。（4）T时，将乙烷与氨气体积比2：1混合后，通入一密闭容器中发生反应。平衡时容器压强为Po Pa,若乙烷的平衡转化率为5 0%,反应的平衡常数Kp=（用分压表示，分压=总压x物质的量分数）。IV.电化学法还原二氧化碳制乙烯原理如下图所示。（5）阴极电极反应式为：,电路中转移0.6m o l电子，两极共收集气体 L（标准状况）。