2022年高考化学化学反应原理综合.pdf
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1、1.用氮化硅陶瓷代替金属制造发动机的耐热部件,能大幅度提高发动机的热效率。工业上用化学气相沉积法制备氮化硅,其反应如下:3Si C l4(g)+2N2(g)+6H2(g)/Si3N4(s)+12H C l(g),在温度 T o下的 2L 密闭容器中,加入 0.3m o l Si C L,0.2m o l N2,0.6m o l H2进行上述反应,2 m i n后达到平衡,测得固体的质量增加了 2.8g(l)Si C 14的平均反应速率为(2)平衡后,若改变温度,混合气体的平均相对分子质量与温度的关系如图所示,To下列说法正确的是A.该反应在T o温度下可自发进行B.若混合气体的总质量不变,表明
2、上述反应己达到平衡状态C.其他条件不变,增大Si 3N4的物质的量,平衡向左移动D.按3:2:6的物质的量比增加反应物,Si C 14(g)的转化率升高(3)下表为不同温度下该反应的平衡常数,其他条件相同时,在(填“TI”、“T2”、“T3”)温度下反应达到平衡所需时间最长:假设温度为时向该反应容器中同时加入c(Si C l4)=0.3m o l/L,c(H2)=0.3m o l/L,c(N2)=xm o l/L,c(H C l尸0.3m o l/L和足量Si 3N s),若要使平衡建立的过程中H C 1浓度减小,x取值范围为温度TT,T2T3平衡常数K1.22.510(4)该反应的原子利用率
3、(目 标 产 物 质 量 与 反 应 物 总 质 量 比 值)为(保 留2位有效数字)二、原理综合题2 .甲醇制氢作为一种绿色能源技术备受关注。I.甲醇裂解制氢法(1)该方法的主反应:CH30H(g)KCO(g)+2H2(g),i0此反应能自发进行的原因是_O(2)一定温度下,向某一刚性恒容密闭容器中充入CH30H(g),发生反应CH30H(g)=CO(g)+2H2(g),反应起始时CH30H(g)的压强为5.00MPa,th 后反应达到平衡,此时H?的物质的量分数为60%,则 0t h 内的平均反应速率v(CO)=MPa-h-1,CH30H的平衡转化率a(CH3O H)=_,此时平衡常数降=
4、_(6 为以平衡分压表示的平衡常数)。(3)科研人员通过计算机模拟用Pd(HI)催化甲醇裂解的反应机理,得到附着在Pd(IH)表面上甲醇变换的反应历程图 如 图 1,附在Pd(HI)表面的物种用*标注,此历程中活化能最小的反应方程式为。0080604020020-40608000201-TT-11相对能量、Emo工II.甲醇水蒸气重整制氢法(4)该方法的部分反应如下:主反应:CH3O H(g)+H2O(g)j=C O2(g)+3H2(g),2=+49kJmoH副反应:H2(g)+CO2(g)=iC0(g)+H20(g),3=-41kJ moH相同条件下,甲醇水蒸气重整制氢法与甲醇裂解制氢法相比
5、较,从经济效益和绿色化学角度分析,前者先进之处在于 o在某催化剂的作用下,在相同时间内,不同温度下测得CH30H的转化率、C 0 的生成率与温度的变化关系如图2 所示。CHt)=转化率、求CO生成率/%98765432102 O)5072图302-实际反应 平街状态O21O随着温度的升高,CH30H实际反应转化率不断接近平衡状态转化率的原因是(填字母)。A.主反应的活化能降低B.主反应的反应速率增大C.CH30H的平衡转化率降低随着温度的升高,co的实际反应生成率没有不断接近平衡状态生成率的原因是。为提高CH30H的转化率且使副反应不向正反应方向进行,可采取的措施有(任写一条)。3.在一固定体
6、积的密闭容器中,充入2 m o i c 0 2和Im o l H z发生如下化学反应:CO2(g)+H 2(g)一C 0(g)+H 2 0(g),其化学平衡常数与温度(T)的关系如下表:回答下列问题:T/7 0 08 0 08 3 01 0 0 01 2 0 0K0.60.91.01.72.6(1)该反应的化学平衡常数表达式为K =(2)若反应在8 3 0 C下达到平衡,则C O 2气体的转化率为(3)若绝热时(容器内外没有热量交换),平衡发生移动的结果是使容器内C0的浓度增大,则容器内气体温度.(填“升高”、“降低”或“不能确定”)。(4)能判断该反应是否达到化学平衡状态的依据是.A容器内压
7、强不变B混合气体中c(C O)不变C va;(H 2)=vs(H2O)D c(C O2)=c(C O)E c(C O2)-C(H2)=C(C O)C(H2O)(5)当发动机采用稀薄燃烧时,尾气中的主要污染物为N 0 x,可用C x H y (烧)催化还原N O x消除氮氧化物的污染。已 知:CH4(g)+4 NO2(g)=4 N O(g)+C O2(g)+2 H2O(g)H i =-5 7 4 k J m o l-1C H4(g)+4 NO(g)=2 N2(g)+C O2(g)+2 H2O(g)H 2C H4(g)+2 NO2(g)=N2(g)+C O2(g)+2 H 2 O(g)H s=-8
8、 6 7 k J m o l _1 H 2 =4.“循环经济”和“低碳经济”是目前备受关注的课题,因而对碳和硫的化合物的综合利用成为研究的热点。请回答下列问题:(1)下列事实中,不能用来比较碳元素和硫元素非金属性强弱的是(填选项字母)。A.SO 2有漂白性而CO?没有B.少量H 2 s o 3能与N a 2 c O 3反应生成N a HC C)3C.S O 2 能使酸性K M n O q 溶液褪色而C O?不能D.N a z C。、溶液显碱性而N a 2 s O q溶液显中性(2)下图是通过热循环进行能源的综合利用和污染治理的反应系统原理。(-热化学碳水循环制氢气系统(I)CO Xg)+C(s
9、)2CO(g)/,=+172.4 kJ-molFeQ/s)+CO(g),3FeO(s)+CCh(g)%=+17.2 kJ-mol3FcO(s)+H:O(g)FeQKs)+H:;(g)/,=-58.2 kJ-mol _ _ _/2CO(g)+SO2(g)S(g)+2CO,(g)4 H L +8.0 kJ-mol 热化学硫水循环联产氢气和二氧化硫系统(II)系统(II)制 氢 气 的 热 化 学 方 程 式 为;两个系统制得等量的H2 所需能量较少的是(3)向 1 0 L恒容密闭容器中充入2 m o l CO和 I m o l SO2,发生反应2 C O(g)+S O2(g)#S(g)+2 C O
10、2(g)CO和 C O2的平衡体积分数(p)与温度(T)的关系如图所示。图中能表示CO的 平 衡 体 积 分 数 与 温 度 关 系 的 曲 线 为(填“L”或“L 2”)。T/C 时,S O 2 的平衡转化率a 尸,反应的平衡常数K|=。只改变下列条件,既能加快该反应速率,又能增大CO的 平 衡 转 化 率 的 是(填选项字母)。A.增大压强 B.充入一定量S O?C.充入一定量H2 s D.加入适当催化剂向起始温度为A 的 1 0 L绝热容器中充入2 m o i c O 和 1 m o l SO2,重复实验,该反应的平衡常数K2 K,(填“或“=),理由为。5.按要求回答下列问题:(1)以
11、C O 2 和 N%为原料合成尿素是利用C O 2 的成功范例。在尿素合成塔中的主要反应可表示如下:反应 I :2 N H3(g)+C O 2(g)皤 为 N H2 C O O N H4 (s)AH1反应 II:N H2C O O N H4(S)皤为 C O (N H2)2 (s)+H2 O (g)A H2=+7 2.4 9 k J/m o l总反应:2 N H3(g)+C C h(g)皤 9 C O(N H2)2(S)+H2O (g)AH3=-8 6.9 8 k J/m o l反应 的A HI=o一定温度下,在体积固定的密闭容器中按n (N H3):n (C O 2)=2:1 进行反应I ,
12、下列能说明反应I 达 到 了 平 衡 状 态 的 是 (填序号)。A 容器内气体总压强不再变化BN%与 C 0 2 的转化率相等C 容器内混合气体的密度不再变化(2)在一定体积的密闭容器中进行如下化学反应:C O 2(g)+H2(g)降 为 C O(g)+H2O(g),其化学平衡常数(K)和 温 度(t)的关系如下表所示:t/7008008301 0001 200K0.60.91.01.72.6回答下列问题:该反应的化学平衡常数表达式为K=。该反应为(填“吸热”或放热”)反应。某温度下,平衡浓度符合下式:C(C O 2 C(H2)=C(C O)-C(H2 O),试判断此时的温度为_ _ _ _
13、 _ _ _ _ 在 8 0 0 时,发生上述反应,某一时刻测得容器内各物质的浓度分别为c(C O2)为 2m o l L _1,2 NO2 慢反应其中可近似认为第二步反应不影响第一步的平衡,第一步反应中:v 正 4d(NO),=储。例2。2)。下 列 叙 述 不 正 确 的 是(填 字 母)。A.第一步反应的平衡常数代与B.第二步的活化能比第一步的活化能高C.v(第一步的正反应)(第二步的反应)D.第二步中N2 O2 与。2 的碰撞1 0 0%有效(4)二氯氨(NH C b)是由氨气遇氯气生成的化合物,常用作饮用水二级消毒剂,在中性、酸性环境中会与水反应生成具有强杀菌作用的物质,该 物 质
14、的 电 子 式 为。(5)在恒温条件下,将 2 m o i cL和 1 m o l N%充入某密闭容器中发生反应:2 C 1 2(g)+NH3(g)f NH C 1 2(l)+2 H C l(g),测得平衡时C b 和 H C 1 的物质的量浓度与平衡总压的关系如图所示。则 A、B、C三点中C L 转化率最高的是 点(填或C”);计算C点时该反应的压强平衡常数K p(C 尸_ _ _ _ _ _ _(勺是平衡分压代替平衡浓度计算,分压=总压x物质的量分数。)7.已知汽车尾气排放时容易发生以下反应:I.N2(g)+O2(g)f 2N0(g)A/,=+180.0kJ/molII.2CO(g)+2N
15、O(g)/N2(g)+2CO2(g)M h请回答下列问题:(1)若 CO 的燃烧热。,3)为-283.5kj/mol,则反应 II 的 Mi*kJ/moL(2)若在恒容密闭容器中,充入2moic0(g)和 1 mol N O(g),发生反应H,下列选项中不能 说 明 该 反 应 已 达 到 平 衡 状 态 的 是(填 标 号)。A.CO和 N O的物质的量之比不变 B.混合气体的密度保持不变C.混合气体的压强保持不变 D.v 正的尸2V逆(CO)(3)C0和 N02也可发生类似于反应H的变化,热化学方程式为2NO2(g)+4CO(g)fN2(g)+4CO2(g)AH42和 S02反应的热化学方
16、程式为 O(2)随温度升高,该 反应化学平衡常数变化趋势是(填增大、不变、减小)。H.(1)已知 4NH3(g)+6NO(g)f 5N2(g)+6H2O(g)H=-1800 kJ-mol1,2 mol NH3,3 molNO的混合气体分别置于a、b、c 三 个 10L恒容密闭容器中,使反应在不同条件下进行,反应过程中C(N2)随时间的变化如图所示。与容器a 中的反应相比,容器b 中的反应改变的实验条件可能是,判断的依据是一定温度下,下列能说明反应已达到平衡状态的是A.氏0 色)与 NO的生成速率相等 B.混合气体的密度保持不变C.保持不变 D.容器的总压强保持不变(2)用 N h 和 CL反应
17、可以制备具有强氧化性的三氯胺(三氯胺在中性、酸性环境中会发生强烈水解,生成具有强杀菌作用的物质),方程式为3Cl2(g)+NH3(g)/NCl3(l)+3HCl(g),向容积均为1L的甲、乙两个恒温(反应温度分别为400、T)容器中分别加入2moic1 2和 2moiN H 3,测得各容器中“(CL)随反应时间t 的变化情况如下表所示:t/min04080120160(CL)(甲容器)/mol2.001.501.100.800.80(CL)(乙容器)/mol2.001.451.001.001.00 r C 400 (填“”或 y)。该 反 应 的 0(填“”或“该 反 应 自 发 进 行 的
18、条 件 是(填 高 温、低温、任何温度)。9.(1)根据下列热化学方程式:C(s)+。2(g)=CC)2(g)A/7=-393.5kJTnoHH2(g)+;O 2 值)=比0 (1)H=-285.8kJmorlCH3coO H +202(g)=2CO2(g)+2H2O /7=-870.3kJmoH可以计算出2C(s)+2Hz(g)+O 2(g)=CH3COOH 的反应热为。已 知 在 lOlkPa时,CO的燃烧热为283kJm o lL 相同条件下,若2moic乩完全燃烧生成液态水,所放出的热量为ImolCO完全燃烧放出热量的6.30倍,表示C d 燃烧热的热化学方程式是一。(3)催化剂可以加
19、快化学反应速率的原因 o把一小块镁、铝合金放入6 m oi 4 的 N a O H 溶液中,可以形成微型原电池,则该原电池负极发生的电极反应式为。1 0 .研究氮氧化物的反应机理,对于消除对环境的污染有重要意义。升高温度,绝大多数的化学反应速率增大,但是2 NO(g)+O2(g 2 NO2(g)的速率却随着温度的升高而减少。某化学小组为研究该特殊现象的实质原因,查阅资料知2 NO(g)+O2(g)/2 NO2(g)的反应历程分两步:2 N0(g)f N2 C h(g)(快)Hi0 v i s=k正 c2(NO)环片k 逆 c (N2 O2)N2O2(g)+O2(g)f 2 NC h(g)(慢)
20、2 2)增大 B.比正增大,C(N2 O2)减小C.发 2 m 减小,。a 2。2 蹭大 D.左 2 3 碱小,C(Nz O2)不变1 1 .研究和深度开发氮氧化物、碳氧化物、硫及其化合物的应用对构建生态文明社会具有重要的意义。L N O 会加速臭氧层被破坏,其反应过程如图所示:(l)NO的作用是。已知:O3(g)+O(g)u 2 O2 A/=-1 4 3 k J m o1 1反应 1:O3+NOu NO2+O2 A/A=-2 0 0.2 k J m ol 反应2:热化学方程式为。H.已知反应:H 2 s(g)+C 0(g)=C 0 S(g)+H 2(g)AH0,(1)写出C OS(歌 基 硫
21、)的 电 子 式,(2)在充有催化剂的恒压密闭容器中进行反应。设起始充入的n(C O):n(H 2 s 尸m,相同时间内测得H2s 转化率与m和温度(T)的关系如图所示。n m z(填或”)温度高于T o 时,H 2s 转 化 率 减 小 的 可 能 原 因 为。a.反应停止了 b.催化剂活性降低 c.反 应 达 到 平 衡 d.反应的AH变大24 0 久 时,将等物质的量的H 2s(g)与 CO(g)充入密闭容器中,测得H 2(g)的平衡体积分数为25%。则此时该反应的平衡常数K=;在 3 0 0,3 20 时上述反应中H 2s(g)和 CO S(g)的体积分数(c o)随时间的变化关系如图
22、所示。起始密闭容器中c o H 2s(g)和3 CO(g)、3 CO S(g)和3 H 2(g)分别相等。则3 0 0 时s CO S(g)随 时 间 变 化 的 曲 线 为,3 20 时c o H 2s(g)随时间变化的曲线为。-0 10 20 30 40/min1 2.人类生活、工业生产往往产生大量含碳、氮、硫的废弃气体,合理再利用或转化上述气体,变废为宝成为人们共同关注的课题。己知:2N O(g)+O 2(g)2N C)2(g)的反应历程分两步:2N O(g)N 2()2(g)(快)v i jT:=ki E-C2(N O),v ia=k|i-c(N 2O 2)A H,0N 2C)2(g)
23、+O 2(g)2N C)2(g)(慢)V 2 i F=k2,I;-C(N 2O 2)-C(O 2),V 2=k2-C2(N O 2)A H 20反应二:CO(g)+H2O(g)C O2(g)+H2(g)A H 10,用 N a Cl O溶液先将C N不完全氧化为O CN;第二步控制pH为 7.5 8.5,用 NaClO溶液完全氧化OCN生成冲和两种盐(其中一种为酸式盐)。第一步控制强碱性的主要目的是,第二步反应的离子方程式为。参考答案1.0.015mo l-L min-1 A B T3 0Sr 0.15 24%【详解】固体的质量增加了 2.80g为Sis N 4的质量,其物质的量为 浮 一;=
24、0.02mo l,根据方程140g/molA 0.0c 6m_o_l_ _式可知消耗的 n(SiCL 0=3n(Si3N 4)=3x 0.02mo l=0.06mo l,v(SiCL 尸=2 L =At-:2 min0.015mo l/(L min);(2)A.由图可知,随温度升高,气体的平均相对分子质量增大,说明正反应为放热反应,即“(),反应的(),“$T2T3,温度越低,反应速率越慢,到达平衡时间越长,即温度T3达到平衡时间最长:H C 1浓度减小说明反应向逆向进行,K=1.2,解得0 x (),此反应中反应物的气体分子数小于生成物的气体分子数,为爆增的反应,所以此反应能自发进行的原因是
25、反应为爆增的反应。答案为:反应为端增的反应;(2)起始时,CH30H(g)的压强为5.00M Pa,设 CH30H(g)的压强变化量为x,则三段式为:CHQH(g)解 CO(g)+2H2(g)起始量(MPa)5.000 0变化量(MPa)xx 2x平衡量(MPa)5.00-xx 2x八,.1,2x 6015依越息得:1 ,x=MPa。5.00+2%1004x 15则 0t h 内的平均反应速率v(C0尸 一=MPahL CH30H的平衡转化率a(CH30H尸th 4tx-X100%=75%;平衡时总压强为5.00MPa+2x=12.50MPa,此时平衡常数5.00MPa(x 12.50MPa)
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