2018年高考化学真题分类汇编.pdf
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1、2018年高考化学真题分类汇编专题6化学反应与能量(选修4)I 一化学反应与能量变化1.1 2 0 1 8全 国 卷n-2 7 C H 4-C O2催化重整不仅可以得到合成气(CO和 比),还对温室气体的减排具有重要意义。回答下列问题:(1)C H 4-C O2 催化重整反应为:C H4(g)+C O2(g)2 C O(g)+2 H2(g)0已 知:C(s)+2 H2(g)=C H4(g)C(s)+O2(g)=C O2(g)C(s)+l/2 O2(g)=C O(g)该 催 化 重整 反 应 的 ”=H=-7 5 k J m o l1A,=-3 9 4 k J-m o fA/7=-l l l k
2、 J m o r1k J.m o l,有 利 于 提 高C H,平 衡 转 化 率 的 条 件 是 一(填标 号)。A.高温低压 B.低温高压 C.高温高压 D.低温低压某温度下,在 体 积 为2 L的 容 器 中 加入2 m o l C H4 1 m o l C O2以及催化剂进行重整反应,达 到 平 衡 时C O2的 转 化 率 是5 0%,其平衡常数为 m o F l/2。(2)反应中催化剂活性会因积碳反应而降低,同时存在的消碳反应则使积碳量减少.相关数据如下表:积碳反应:C H Kg)=C(s)+2 H 2(g)消碳反应:C O2(g)+C(s)=2 C O(g)A W/(k Jm o
3、 r )7 51 7 2活化能/(k J-m o l1)催 化 剂X3 39 1催 化 剂Y4 37 2由上表判断,催 化 剂X Y (填“优于”或“劣于”),理由是:_。在反应进料气 g 8组 成、压强及反应时间相同的情况下,某催化剂表面的积碳量随温|4度的变化关系如图所示。升高温度时,下列关于积碳反应、消碳反应的平衡常数(X)和速率的叙述正确的是 填标号)。A.Ku 1、长洲均增加B.v机 减小,v洒增加C.K机 减 小,K济增加D.口洛增加的倍数比小增加的倍数大在一定温度下,测得某催化剂上沉积碳的生成速率方程为v=p(C H 4 p(C O2)4伏为速率常数)。在p(C H 4)一定时,
4、反应时间/min不 同P(C 0 2)下积碳量随时间的变化趋势如图所示,则Pa(C O2)、Pb(C O2),Pc(C 0 2)从大到小的顺序为 o【答案】(1)2 4 7;A;1/3 (2)劣于;相对于催化剂X,催化剂Y积碳反应的活化能大,积碳反应的速率小,而消碳反应活化能相对小,消碳反应速率大 AD Pc(C O2)Pb(C C)2)、Pa(C O2)【解析】(I)C(s)+2 H 2(g)=C H 4(g)A H-7 5 k J-m o l-1 C(s)+O2(g)=C C 2(g)H=-3 9 4 k J-m o f1C(s)+l/2 C h(g)=C O(g)k J m o l1;根
5、据盖斯定律计算:X2一一,得:C H4(g)+C O2(g)=2 C O(g)+2 H2(g)A W=+2 4 7 k J m o r 因正反应为吸热反应,且正反应方向为气体体积增加的反应,升高温度或减少压强有利于提高C H 4平衡转化率,A正确。C H4(g)+C O2(g)2 C O(g)+2 H2(g)始(m o l/L):10.500变(m o l/L):0.2 50.2 50.2 50.2 5平(m o l/L):0.7 50.2 50.2 50.2 5K=0.2 5 X 0.2 5/0.7 5 X 0.2 5 =1/3(2)根据表中数据可知相对于催化剂X,催化剂Y积碳反应的活化能大
6、,积碳反应的速率小;而消碳反应活化能相对小,消碳反应速率大,所以催化剂X劣于Y。A.正反应均是吸热反应,升高温度平衡向正反应方向进行,因此K|*、K泊均增加,A正确;B.升高温度反应速率均增大,B错误;C.根据A中分析可知选项C错误;D.积碳量达到最大值以后再升高温度积碳量降低,这说明/增加的倍数比v积 增 加的倍数大,D正确。答案选AD。根据反应速率方程式:v=k p(CH4”p(CO 2)r 5可知,在p(CH。一定时,生成速率随p(CC)2)的升高而降低,所以根据图像可知P a(CO 2)、P b(CO 2)、P c(CO 2)从大到小的顺序为P c(CO 2)、P b(CO2),P a
7、(CO2),【考点】盖斯定律;化学平衡的影响因素;利用转化率求化学平衡常数;温度对反应平衡常数的影响;化学图像的分析与判断;化学平衡图像分析的答题技巧,看图像时:一看面:纵坐标与横坐标的意义;二看线:线的走向和变化趋势;三看点:起点,拐点,终点,然后根据图象中呈现的关系、题给信息和所学知识相结合,做出符合题目要求的解答。n 反应热的计算(盖期定律)与重要的反应热2 J2 0 1 8浙江卷-2 1 氢卤酸的能量关系如图所示下列说法正确的是A.已知H F气体溶于水放热,则H F的 H OB.相同条件下,H C 1的 比 比H B r的小C.相同条件下,H C I的比+4比H I的大D.一定条件下,
8、气态原子生成Im o l H-X键放出a k J能量,则该条件下H2=a k J/m o l【答案】DHX(aq)VHX(g)H-(aq)-X-(aq)%国 口 小H-(g)-X-(g)国 加H(g)-X(g)【解析】H F的曰是指液态H F变为气态H F过程中的能量变化,是一个吸热过程,日 0,A错误;HC1、H B r的 是 指 断 裂H-Cl、H-Br所吸收的能量,而H-C1的键能比H-Br的键能大,B错误;(%+4也)是指H(g)变为H+(a q)的能量变化,H C 1的(%+%)与H I的一样大;气态原子生成Im o l H-X键放出a k J能量,该条件下的为Im o l H-X键
9、断裂吸收的a k J能量,H2=a k J/m o l,D正确。【考点】反应热3.2 0 1 8全国卷I -2 8 (1 5分)采用N2 O 5为硝化剂是一种新型绿色硝化技术,在含能材料、医药等工业中得到广泛应用。回答下列问题:1 8 4 0年D e vi l用干燥的氯气通过通过干燥的硝酸银,得到N 2 O5,该反应的氧化产物是一种气体,其 分 子 式 为.F.D a ni e l s等曾利用测压法在刚性反应器中研究了 2 5 C时 用。5仁)分解反应:2N2O5(g)-+O2(g)1 12N2O4g)其中N O 2二聚为N 2 O4的反应可以迅速达到平衡。体系的总压强P随时间t的变化如下表所
10、示(t=8时,N 2 O5(g)完全分解):t/min040801602601300170000p/kPa35.840.342.545.949.261.262.363.1已知:2 N 2 O5(g)=2 N 2 C 4(g)+O2(g)AH=-4.4 K J/mo l2NO2(g)=N2O4(g)H=-55.3KJ/mol则 N 2 O5(g)=2 N C 2(g)+0.5 O2(g)的4H=K J/mo l研究表明,N 2 C)5(g)分解的速率 v=2 x 1 0-3xPN 2 O5(k Pa/mi n)0t=6 2 mi n 时,测得体系 P()2=2.9 k Pa,则此时 PN2O5=
11、k Pa.v=k Pa/mi n)若提高反应温度至3 5 C,则N zOK g)完全分解后体系压强P/3 5 C)大于6 3.1 k Pa (填“大于”“等于”或“小于”),原因是:_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _2 5 C时,N2O4(g)0 2 N C 2(g)反应的平衡常数K p=k Pa(K p为以分压表示的平衡常数,计算结果保留一位小数).对于反应2 N 2 O5 -4 N C h(g)+O2(g),R.A.
12、Og g提出如下反应历程:第一步 N2O5 0 N O2+N O3 快速平衡第二步 N O2+N O3 -N O +N O2+02 慢反应第三步:N O+N O 3 -2 N O2 快反应其中可近似认为第二步反应不影响第一步的平衡。下 列 表 述 正 确 的 是 (填标号)。A.v(第一步反应的逆反应)v(第二步反应)B.反应的中间产物只有N O3C.第二步中的NO2与N O 3的碰撞只部分有效 D.第三步反应的活化能高【答案】(1)。2 (2)5 3.1 3 0.0;6.0 x1 0 2大于;温度提高,体积不变,总压强提高;N O?二聚为放热反应,温度提高,平衡左移,体系物质的量增加,总压强
13、提高。1 3.4 (3)A C【解析】(1)氯气在反应中得到电子作氧化剂,硝酸银中A g元素、N 元素都是最高价,不会被氧化,故只有-2价的氧元素化合价会升高,氧化产物是(2)已知:i.2N2O5(g)=2N2O4(g)+O2(g)H|=-4.4kJ/molii.2NO2(g)=N2O4(g)AH2=-55.3kJ/mol根据盖斯定律可知 i+2 ii 即得到 N2O5(g)=2NO2(g)+1 /2O2(g)Hl=+53.1kJ/mol;根据方程式:N2C)5(g)=2NO2(g)+0.5O2(g河 知,生成的氧气与消耗的五氧化二氮的物质的量之比是1:2,又依阿伏加德罗定律知,同温同体积时,
14、气体压强之比等于物质的量之比,所以消耗五氧化二氮减少的压强是是氧气压强的二倍,即:2.9kPax2=5.8kPa,则此时五氧化二氮的压强是35.8kPa5.8kPa=30.0kPa,因此此时反应速率v=2.0 xl0-3x30=6.0 xl0 (kPa-min );也可依:N2O5(g)=2NO2(g)+0.50:始(kPa)35.800变(kPa)5.85.82.962min(kPa)302.9解得,PN2os=30kPa,v=2.Oxl0-3x30=6.0 x10(kPa-min 1)由于温度升高,容器容积不变,总压强提高,且二氧化氮二聚为放热反应,温度提高,平衡左移,体系物质的量增加,总
15、压强提高,所以若提高反应温度至35,则 N2O,g)完全分解后体系压强p*(35)大于63.1 kPa。根据表中数据可知五氧化二氮完全分解时的压强是63.1kPa,根据方程式可知完全分解时最初生成的二氧化氮的压强是35.8kPax2=71.6 k P a,氧气是35.8kPa+2=17.9 k P a,总压强应该是 71.6 kPa+17.9 kPa=89.5 k P a,平衡后压强减少了 89.5 kPa-63.1kPa=26.4kPa,所以根据方程式2NO2(g)=N 2()4(g)可知平衡时四氧化二氮对应的压强是26.4kPa,二氧化氮对应的压强是71.6kPa-26.4kPax2=18
16、.8kPa,则反应的平衡常数Kp=18.82/26.4(kPa)o也可依:N2O5(g)=2NO2(g)+0.5O2始(kPa)35.800变(kPa)35.817.917.9oo(kPa)071.617.9又:N2O4(g):=2NO2(g)始(kPa)071.6变(kPa)X2xoo(kPa)X71.6-2%t=80寸,N?O5(g)完全分解,气体总压强为 63.1,即:P(N2C4)+P(NO2)+P Q)=X+(71.6-2X)+17.9=63.1,x=26.4,71.6-2x=71.6-2 X 26.4=18.8,Kp=c2(NO2)/c(N2O4)=18.82/26.4=13.4k
17、Pa(3)A、第一步反应快,所以第一步的逆反应速率大于第二步的逆反应速率,A 正确;B、根据第二步和第三步可知中间产物除有NCh外还有NO,B 错误;C、根据第二步反应生成物中有NO2可知NO?与 NO3的碰撞仅部分有效,C 正确;D、第三步反应快,所以第三步反应的活化能较低,D错误。答案选AC。【考点】元素化合价与元素性质的关系;盖斯定律的运用;化学平衡的影响因素;平衡常数;阿伏加德罗定律等。本题主要是考查化学反应原理,侧重于化学反应速率与化学平衡的有关分析与计算。但本题需用分压代替浓度进行平衡常数的相关计算,导到题目陌生感强、难度增大。压强和平衡常数的计算是解答的难点,注意从阿伏加德罗定律
18、的角度去理解变化的压强与气体物质的量之间的关系,注意结合反应的方程式和表中数据的灵活应用。也可以利用变化的压强之比等于计量数之比,运用化学平衡利用三段式计算。4J2018天津卷;0C02是一种廉价的碳资源,其综合利用具有重要意义。回答下列问题:(1)C 5可以被NaOH溶液捕获。若所得溶液pH=13,C 5主 要 转 化 为 (写离子符号);若所得溶液 c(HCO3):C(CC32-)=2:1,溶液 pH=o (室温下,H2CO3 M/C1=4xl0-7;/C2=5X10-11)(2)CO2与CH4经催化重整,制得合成气:CH4(g)+CO2(g)逑 典2C0(g)+2H2(g)已知上述反应中
19、相关的化学键键能数据如下:化学键C-H=0H-HCfcO(CO)键能/klm oi413454361075则该反应的AH=分别在VL恒温密闭容器A(恒容)、B(恒压,容积可变)中,加入CH4和C02各Im o l的混合气体。两容器中反应达平衡 后 放 出 或 吸 收 的 热 量 较 多 的 是 (填A 或B)。按一定体积比加入CH4和CO2,在恒压下发生反应,温度对C。和 出产率的影响如图3所示。此反应优选温度为900的原因是(3)。2辅助的AIC02电池工作原理如图4所示。该电池电容量大,能有效利用C02,电池反应产物川2忙2。4)3是重要的化工原料。电池的负极反应式:,电池的正极反应式:6
20、O2+6e-=6O26C O2+6O2-=3C2O42反应过程中02的作用是该电池的总反应式:。【答案】C。?.、10 (2)+120 kJ-mo、B 90 0 时,合成气产率已经较高,再升高温度产率增幅不大,但能耗升高,经济效益降低。A I-3e-=A F+(或 2A l-6e-=2A F+)、催化剂、2A I+6C O2=A I2(C2O4)3【解析】(1)C O2可以被N a OH溶液捕获。若所得溶液p H=13,因为得到溶液的碱性较强,所以C O?主要转化为碳酸根离子(C 032)O若所得溶液C(HC O3-):C(C O32-)=2:1,则根据第二步电离平衡常数 K2=C(H+)c(
21、C O32-)/c(HC O3-)=c(H+)/2=5xlO-11,所以氢离子浓度为lxl0 mol/L,p H=10。(2)化学反应的婚变应该等于反应物键能减去生成物的键能,所以焰变为(4x413+2x745)(2x10 75+2x436)=+120kJ-r n ol-初始时容器A、B的压强相等,A容器恒容,随着反应的进行压强逐渐增大(气体物质的量增加);B容器恒压,压强不变;所以达平衡时压强一定是A中大,B中小,此反应压强减小平衡正向移动,所以B的反应平衡更靠右,反应的更多,吸热也更多。根据图3 得到,90 0 时反应产率已经比较高,温度再升高,反应产率的增大并不明显,而生产中的能耗和成本
22、明显增大,经济效益会下降,所以选择90 0 为反应最佳温度。(3)明显电池的负极为A I,所以反应一定是A I 失电子,该电解质为氯化铝离子液体,所以A I 失电子应转化为A 肝,方程式为:A I-3e-=A F*(或 2A 1-6-=2/*)。根据电池的正极反应,氧气再第一步被消耗,又在第二步生成,所以氧气为正极反应的催化剂。将方程式加和得到,总反应为:2A I+6C O2=A I2(C2O4)3.【考点】盐(碳酸钠)的水解;电离平衡常数在化学计算中的应用;根据键能求反应热;压强对化学平衡的影响;温度对化学平衡的影响理论与实际相结合;电化学知识;催化剂的概念。520 18全国卷0-27兀比9
23、。2催化重整不仅可以得到合成气(C O 和 H 2),还对温室气体的减排具有重要意义。回答下列问题:(1)CH 4-CO 2 催化重整反应为:C H4(g)+CO2(g)2CO(g)+2H2(g)已知:C(s)+2H2(g)=CH4(g)A/-75 k J-m o f1C(s)+Ch(g)=CC)2(g)AH=-3 9 4 k J-m o l 1C(s)+l/2O2(g)=CO(g)AH=-lll k J-m o f1该催化重整反应的=k J-m o。有利于提高CH 4 平衡转化率的条件是(填标号)。A.局温低压 B.低温同压 C.角 温 局 压 D.低温低压某温度下,在体积为2 L的容器中加
24、入2 m o l CH 4、1 m o l C O2以及催化剂进行重整反应,达到平衡时C O2的转化率是5 0%,其平衡常数为 m o l2.L-2.(2)反应中催化剂活性会因积碳反应而降低,同时存在的消碳反应则使积碳量减少.相关数据如下表:积碳反应:CH 4(g)=C(s)+2H2(g)消碳反应:C O2(g)+C(s)=2CO(g)75172活化能/(k J-m o l )催化剂X3 391催化剂Y由上表判断,催化剂X4 372Y (填“优于”或“劣于”理由是:_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _
25、 _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _。在反应进料气组 成、压强及反应时间相同的情况下,某催化剂表面的积碳量随温度的变化关系如图所示。升高温度时,下列关于积碳反应、消碳反应的平衡常数(不和速率的叙述正确的是.填标号)。A.B.C.D.K根、K滔 均增加丫机减小,丫 3 5增加K税 减 小,K多增加v 湛 增 加 的 倍 数 比 v积 增加的倍数大 在 一定温度 下,测得某催化剂上沉积碳的生成速率方程为v=k p(CH 4 p(CO 2)产/为速率常数)。在 p(CH 4)一定时,不 同 p(CO 2)下积碳量随时间的变化趋势如图所示,则 pa(CO2)、p b
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