高考化学一轮复习-化学反应原理综合.pdf

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1、2021年高考化学一轮复习专题12 化学反应原理综合【2020年】1.(20 20.新课标I)硫酸是一种重要的基本化工产品，接触法制硫酸生产中的关键工序是S Ch的催化氧化：S O 2(g)+g c)2(g)机催化剂 S Ch(g)AH=-98k J m o r .回答下列问题：(1)钮催化剂参与反应的能量变化如图所示，V 2O 5 与 S Ch(g)反应生成V O S CU(s)和 V 2O 4。)的热化学方程(2)当 S Ch(g)、0 2(g)和 N 2(g)起始的物质的量分数分别为7.5%、1 0.5%和 82%时,在 0.5 M P a、2.5 M P a和5.0 M P a压强下，

2、S O 2平衡转化率a 随温度的变化如图所示。反应在5.0 M P a、5 5 0。(3时的a=,判断的依据是 o影 响 a 的因素有，(3)将组成(物质的量分数)为2m%S O 2(g)、m%O 2(g)和 q%N?(g)的气体通入反应器，在温度t、压强p条件下进行反应。平衡时，若 S Ch转化率为a,则 S O 3压强为，平衡常数K p=_(以分压表示，分压=总压x物质的量分数)。a(4)研究表明，S O 2催化氧化的反应速率方程为：V=k(r-l)a8(l-n )。式中：k为反应速率常数，随温度at升高而增大；a 为 S Ch平衡转化率，a，为某时刻S Ch转化率，n为常数。在 a，=0

3、.90 时，将一系列温度下的k、a 值代入上述速率方程，得到v t曲线，如图所示。10曲线上V 最大值所对应温度称为该“下反应的最适宜温度tm。ttm 后，V 逐渐下降。原因是。2.（20 20.新课标H）天然气的主要成分为CH4,一般还含有C2H6 等烧类，是重要的燃料和化工原料。（1）乙烷在一定条件可发生如下反应：C2H6（g 尸C2H4（g）+H2（g）”，相关物质的燃烧热数据如下表所示:=kJ.mol t ,物质C2H6(g)C2H4(g)H2(g)燃烧热H/(kJ-mol)-1560-1411-286提高该反应平衡转化率的方法有容器中通入等物质的量的乙烷和氢气，在等压下（p）发生上述

4、反应，乙烷的平衡转化率为*反应的平衡常数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）。（2）高温下，甲烷生成乙烷的反应如下：2CH4=：_ C2H6+H20 反应在初期阶段的速率方程为：尸kxCc%,其中上为反应速率常数。设反应开始时的反应速率为八，甲烷的转化率为a 时的反应速率为2则 h=n。对于处于初期阶段的该反应，下 列 说 法 正 确 的 是。A.增加甲烷浓度，r增大 B.增加H2浓度，r增大C.乙烷的生成速率逐渐增大 D.降低反应温度，k 减小（3）C H 4 和 C C h 都是比较稳定的分子，科学家利用电化学装置实现两种分子的耦合转化，其原理如下图所示：2+w

5、电极B固体电解质(传导C P-)电极A 阴 极 上 的 反 应 式 为。若生成的乙烯和乙烷的体积比为2：1,则消耗的C H4和C02体积比为 o3.(2020新课标I I I)二氧化碳催化加氢合成乙烯是综合利用C O2的热点研究领域。回答下列问题：(1)C O2催化加氢生成乙烯和水的反应中，产物的物质的量之比(C 2H4)：(比0)=o当反应达到平衡时，若增大压强，则 (C 2H4)(填“变大”“变小”或“不变”)。(2)理论计算表明，原料初始组成(C O2)：(H2)=1：3,在体系压强为O.IM Pa,反应达到平衡时，四种组分的物质的量分数x随温度T的变化如图所示。图中，表示C 2H4、C

6、 C h变 化 的 曲 线 分 别 是、。C O2催化加氢合成C 2H4反 应 的 0(填”大于 或 小于(3)根据图中点A(440K,0.39),计算该温度时反应的平衡常数K p=(M P a)T(列出计算式。以分压表示，分压=总压x物质的量分数)。(4)二氧化碳催化加氢合成乙烯反应往往伴随副反应，生成C 3H6、C 3H8、C 4H8等低碳烧。一定温度和压强条件下，为了提高反应速率和乙烯选择性，应当_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _。4.(2020.江苏卷)CO2/HC OOH循环在氢能的贮存/释放、燃料甩池等方面具有重要应用。3II20 4()

7、6)XO 100 12()温度/匕图-I(1)CO2催化加氢。在密闭容器中，向含有催化剂的KHCCh溶液(CCh与KOH溶液反应制得)中通入H2生成HCOO-,其离子方程式为；其他条件不变，HCO3-转化为HCOO-的转化率随温度的变化如图-1所示。反应温度在40。(2 80。(3范围内，HCCh-催化加氢的转化率迅速上升，其主要原因是 O(2)HCOOH燃料电池。研 究HCOOH燃料电池性能的装置如图-2所示，两电极区间用允许K+、H+通过的半透膜隔开。电池负极电极反应式为;放电过程中需补充的物质A为(填化学式)。图-2所 示 的HCOOH燃料电池放电的本质是通过HCOOH与02的反应，将化

8、学能转化为电能，其反应的离子方程式为(3)HCOOH催化释氢。在催化剂作用下，HCOOH分解生成CO?和H2可能的反应机理如图-3所示。4HCOOD催化释氢反应除生成CO2外，还生成（填化学式）。研究发现：其他条件不变时，以 HCOOK溶液代替HCOOH催化释氢的效果更佳，其具体优点是5.（2020山东卷）探究CHaOH合成反应化学平衡的影响因素，有利于提高CH30H的产率。以CCh、压 为原料合成CH30H涉及的主要反应如下：I.CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)1 1.CO(g)+2H2(g)CH,OH(g)H L CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g)回答

9、下列问题：(1)3=kJ-mol_1 oA/,=-49.5kJ-morA/72=-90.4kJ mor（2）一定条件下，向体积为V L的恒容密闭容器中通入1 mol CCh和 3 mol H2发生上述反应，达到平衡时，容器中CH30H（g）为 a mol,CO为 b m o l,此 时 比0 出）的浓度为 mol-U（用含a、b、V 的代数式表示，下同），反应ni的平衡常数为。（3）不同压强下，按照n（CCh）：n（H2）=l：3 投料，实验测定C C h 平衡转化率和CH30H的平衡产率随温度的变化关系如下图所示。温度图乙5已知：C02 的平衡转化率=(C O J y h.7 I C O?)

10、,/x W 0%”(C O?)初 始S O H 的平衡产率=喘%、1。%其中纵坐标表示CO2平衡转化率的是图_ _ _ _ _ _ _ _ _ _（填“甲”或 乙”）；压强口、P2、P3由大到小的顺序为；图乙中Tl温度时，三 条 曲 线 几 乎 交 于 一 点 的 原 因 是。（4）为同时提高CO2的平衡转化率和CH30H的平衡产率，应 选 择 的 反 应 条 件 为（填标号）。A.低温、高压 B.高温、低压 C.低温、低压 D.高温、高压6.（2020天津卷）利用太阳能光解水，制备的H2用于还原CO2合成有机物，可实现资源的再利用。回答下歹 IJ问题：L半导体光催化剂浸入水或电解质溶液中，光

11、照时可在其表面得到产物（1）下图为该催化剂在水中发生光催化反应的原理示意图。光 解 水 能 量 转 化 形 式 为。（2）若将该催化剂置于Na2sCh溶液中,产物之一为SO42；另一产物为_ _ _ _ _ _ _ _ _?若将该催化剂置于AgNCh溶液中，产物之一为0 2,写出生成另一产物的离子反应式。II.用 Hz还原CCh可以在一定条下合成CH3OH（不考虑副反应）：CO2（g）+3H2（g）CH3OH（g）+H2O（g）AH(glh C2H4(g)+H2(g)+C O2(g)C2H4(g)+C O(g)+H2O(g)L 且第二步速率较慢(反应活化能为2 1 0k J-m o)。根据相关

12、物质的相对能量，画出反应I I分两步进行的“能量-反应过程图”，起点从【2乩侑)+(2 02色)】的能量_4 7 7 5 01 0|，开始(如图2)。(2)C C h和C 2 H 6按物质的量1:1投料，在92 3 K和保持总压恒定的条件下，研究催化剂X对“C C h氧化C 2 H 6制C 2 H 4”的影响，所得实验数据如下表:催化剂转化率C 2 H 6/%转化率C O 2/%产率C 2 H 4 /%催化剂X1 9.03 7.63.3结合具体反应分析，在催化剂X作用下，C O 2氧化C 2 H 6的主要产物是,判断依据是。采用选择性膜技术(可选择性地让某气体通过而离开体系)可提高C 2 H

13、4的选择性(生成C 2 H 4的物质的量与消耗C 2 H 6的物质的量之比)。在7 7 3 K,乙烷平衡转化率为9.1%,保持温度和其他实验条件不变，采用选择性膜技术，乙烷转化率可提高到1 1。结合具体反应说明乙烷转化率增大的原因是8【2019年】1.2019新课标I 水煤气变换 CO(g)+H2O(g)=CO2(g)+H2(g)是重要的化工过程，主要用于合成氨、制氢以及合成气加工等工业领域中。回答下列问题：(1)Shibata曾做过下列实验：使纯H2缓慢地通过处于721七下的过量氧化钻C oO(s),氧化钻部分被还原为金属钻C o(s),平衡后气体中H2的物质的量分数为0.0250。在同一温

14、度下用CO还原C oO(s),平衡后气体中CO的物质的量分数为0.0192。根据上述实验结果判断，还原CoO(s)为Co(s)的倾向是CO H2(填“大于”或“小于”)。(2)721 W,在密闭容器中将等物质的量的CO(g)和H?O(g)混合，采用适当的催化剂进行反应，则平衡时体系中H2的 物 质 的 量 分 数 为 (填 标 号)。A.0.50(3)我国学者结合实验与计算机模拟结果，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上的物种 用*标注。0X+3X+A03.OZH+H+3OJ.H0+HZ+.H003过渡态2.OX+H+HOOD(S OOX+X+HO+.

15、OJ过渡态1acoCH+ox+03OHZ+-OD21013)痴混玄要.可知水煤气变换的A”0(填“大于”等于”或“小于”)，该历程中最大能垒(活化能)EE=eV,写出该步骤的化学方程式 o(4)Shoichi研究了 467。(3、489 C时水煤气变换中CO 和 H2分压随时间变化关系(如下图所示)，催化剂为氧化铁，实验初始时体系中的PH Q和&O 相等、&o,和PH、相等。9/min计算曲线a的反应在3 0 9 0 m i n内的平均速率3（a尸 k P a-m i n 4 6 7%：时 外,和P c o随时间变化关系的曲线分别是、。4 8 9笛 时 和P c o随时间变化关系的曲线分别是2

16、.2 0 1 9新课标H环戊二烯（）是重要的有机化工原料，广泛用于农药、橡胶、塑料等生产。回答下列问题:（1）已知:(g)+H2(g)4=1 0 0.3 k J-m o L H2(g)+I2(g)2HI(g)A W2=-1 1.0 k J mor1 对于反应:.k J-m o l ()（2）某温度下，等物质的量的碘和环戊烯（）在刚性容器内发生反应，起始总压为1 05P a,平衡时总压增加了 2 0%,环 戊 烯 的 转 化 率 为,该反应的平衡常数K p=P a o达到平衡后，欲增加环戊烯的平衡转化率，可采取的 措 施 有 （填标号）。A.通入惰性气体 B.提高温度C.增加环戊烯浓度D.增加碘

17、浓度（3）环戊二烯容易发生聚合生成二聚体，该反应为可逆反应。不同温度下，溶液中环戊二烯浓度与反应时间的关系如图所示，下 列 说 法 正 确 的 是 （填标号）。10反应时间/hA.TTiB.a点的反应速率小于c点的反应速率C.a点的正反应速率大于b点的逆反应速率D.b点时二聚体的浓度为0.45 m ol-L(4)环戊二烯可用于制备二茂铁(Fe(C5H5)2,结构简式为),后者广泛应用于航天、化工等领域Q中。二茂铁的电化学制备原理如下图所示，其中电解液为溶解有澳化钠(电解质)和环戊二烯的D M F溶液(D M F为惰性有机溶剂)。该电解池的阳极为，总反应为。电解制备需要在无水条件下进行，原因为。

18、3.2019新课标川 近年来，随着聚酯工业的快速发展，氯气的需求量和氯化氢的产出量也随之迅速增长。因此，将氯化氢转化为氯气的技术成为科学研究的热点。回答下列问题：(1)Deacon发明的直接氧化法为：4HC l(g)+O2(g)=2C l2(g)+2H2O(g)o下图为刚性容器中，进料浓度比c(HC I):c(O2)分别等于1 ：1、4：I、7：1时HC1平衡转化率随温度变化的关系：II可知反应平衡常数K (3 0 0。0 K(4 0 0 )(填“大于”或“小于”)。设H C 1初始浓度为c o,根据进料浓度比c(H C l):e(O2)=l ：I的数据计算K (4 0 0)=(列出计算式)。

19、按化学计量比进料可以保持反应物高转化率，同时降低产物分离的能耗。进料浓度比c(H C l)：式。2)过低、过高的不利影响分别是。(2)D e a c o n直接氧化法可按下列催化过程进行：C u C 1 2(s)=C u C l(s)+g C h(g)A，i=8 3 k J-m o l-*1L (标准状况)。4.2 0 1 9江苏卷C C h的资源化利用能有效减少C O 2排放，充分利用碳资源。(1)C a O可在较高温度下捕集C C h,在更高温度下将捕集的C C h释放利用。C a C z O H z O热分解可制备C a O,C a C z O b H z O加热升温过程中固体的质量变化

20、见下图。C u C l(s)+1 02(g)=C u O(s)+1 C h(g)”2=-2 0 k J-m o l-1C u O(s)+2 H C l(g)=C u C h(s)+H 2 O(g)k J-m o l-1则 4 H C l(g)+O 2(g)=2 C L(g)+2 H 2 O(g)的 ”=k J-m o l L(3)在一定温度的条件下，进一步提高H C 1的转化率的方法是。(写出2种)(4)在传统的电解氯化氢回收氯气技术的基础上，科学家最近采用碳基电极材料设计了一种新的工艺方案,主要包括电化学过程和化学过程，如下图所示:(写反应方程式)。电路中转移1 m o l电子，需消耗氧气1

21、21 4 6用1 2 81 4 61 0 01 4 65 6T4 6格运Igljg:里声逛SWMI馔三色晅联小200 400 600 800 10()0温度/t写出400 600（范围内分解反应的化学方程式：。与C aC C h热分解制备的C aO相比，C aC 2O4-H2O热分解制备的C aO具有更好的C O?捕集性能，其原因是.（2）电解法转化C O2可实现C C h资源化利用。电解C O?制HCOOH的原理示意图如下。写出阴极C O2还原为HCO O的电极反应式：。电解一段时间后，阳极区的KHC O3溶液浓度降低，其原因是 。（3）C O2催化加氢合成二甲醛是一种C O2转化方法，其过

22、程中主要发生下列反应：反应I：C O2（g）+H2（g）=C O（g）+H2O（g）A/7=41.2 kJ-mol 1反应H：2 co 2（g）+6H2（g）=C H 30cH3（g）+3H2O（g）A/=-122.5 kJ m or1在恒压、C C h和H2的起始量一定的条件下，C C h平衡转化率和平衡时C H.QC H3的选择性随温度的变化如图。其中：13C H 3 0 c H 3 的选择性=2xCHQCH3的物质的量反应的CC）2的物质的量X 1 0 0%温度高于3 0 0 ,C C h 平衡转化率随温度升高而上升的原因是 。2 2 0。（3 时，在催化剂作用下C O?与H?反应一段时

23、间后，测得C H 3 O C H 3 的选择性为48%（图中A点）。不改变反应时间和温度，一定能提高C H 3 0 c H 3 选择性的措施有 。5.2 0 1 9 北京卷 氢能源是最具应用前景的能源之一，高纯氢的制备是目前的研究热点。（1）甲烷水蒸气催化重整是制高纯氢的方法之一。反应器中初始反应的生成物为H 2 和 C C h,其物质的量之比为4：1,甲烷和水蒸气反应的方程式是已知反应器中还存在如下反应：i.C H 4(g)+H2O(g)=C O(g)+3 H 2(g)AHii i.C O(g)+H2O(g)=C O2(g)+H2(g)A 42i i i.C H4(g)=C(s)+2 H2(

24、g)A 43i i i 为积炭反应，利用和A“2 计算为时，还需要利用_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ 反应的A H,反应物投料比采用“（H 2 0）：（C H 4）=4：1,大于初始反应的化学计量数之比，目的是（选填字母序号）。a.促进C E U 转化 b.促进CO转化为C O?c.减少积炭生成用C a O 可以去除C 0 2。%体积分数和C a O 消耗率随时间变化关系如下图所示。从 t i 时开始，氏 体积分数显著降低，单位时间C a O 消耗率（填 升高降低 或 不变”）。此时C a O 消耗率约为3 5%,但已失效，结合化学方程式解释原因：。14(2)可利用太阳能光伏电池电解水

25、制高纯氢，工作示意图如下。通过控制开关连接K i或 K 2,可交替得到H 2 和 02。制 H 2 时，连接。产生H2的电极反应式是 o改变开关连接方式，可得。2。结合和中电极3 的电极反应式，说明电极3 的作用：o6.2 019 浙江4月选考 水是“生命之基质”，是“永远值得探究的物质(1)关于反应H 2(g)+l/2 O2(g)H 2 O(l),下 列 说 法 不 无 硬 的 是。A.焙变 p(C O 2)H 5(Z 为速率常数)。在p(C H 4)一定时，不同P(C 0 2)下积碳量随时间的变化趋势如图所示，则P a(C C h)、P b(C O 2)、P c(C O 2)从大到小的顺序

26、为,定2醍M3、反应时间/min3.(2 0 1 8 年 天 津 卷)C O 2 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)CO 2可以被N a O H 溶液捕获。若所得溶液p H=13,CCh 主 要 转 化 为 (写离子符号)；若所得溶液 c(H CC)3-)：c(CCh 2-)=2：1,溶液 pH=(室温下，H 2co 3 的 K i=4x l 0-7；/f2=5x l 0 )(2)CO 2与 CH 4经催化重整，制得合成气：C H4(g)+C O2(g)型组 2C0(g)+2H2(g)已知上述反应中相关的化学键键能数据如下：化学键CHC=OH HCf cO(CO)

27、键能/k J-m o l 14137454361075则该反应的A/=0 分别在VL恒温密闭容器A (恒 容)、B (恒压，容积可变)中，加入CH 4和CO 2各 I m 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Ch h 和 C O 2,在恒压下发生反应，温度对C O和 H 2产率的影响如图3 所示。此反应优选温度为90(T C的原因是 o19(3)02辅助的AlC02电池工作原理如图4 所示。该电池电容量大，能有效利用C C h,电池反应产物可2 2。4)3是重要的化工原料。电池的负极反

28、应式：电池的正极反应式：6O 2+6e=6O 2-6CO2+6O2=3C2O42-反应过程中。2的作用是。c(H+)x c(C0V)cfH +)该电池的总反应式：_ _ _ _ _ _ _ _。-一=4.(2018江苏卷)NO*(主要指NO和 N O 2)是大c(HC Oj)2气主要污染物之一。有效去除大气中的NO*是环境保护的重要课题。(1)用水吸收NO.V的相关热化学方程式如下：2N0?(g)+H2O(1)=HNCh(叫)+HNO2(aq)A/=-116.1 kJ-mor13HNO2(aq)=HNO3(aq)+2NO(g)+H2O(1)A/=75.9 kJ m or1反应 3NO2(g)+

29、H2O(1)=2HNCh(aq)+NO(g)的=kJ mol o(2)用稀硝酸吸收N O,得 到 HNO3和 HNCh的混合溶液，电解该混合溶液可获得较浓的硝酸。写出电解时阳极的电极反应式：c(3)用酸性(NH2)2CO水溶液吸收NO.v,吸收过程中存在HNCh与(NH2)2CO生成N?和 CO?的反应。写出该反应的化学方程式：。(4)在有氧条件下，新型催化剂M 能催化N%与 NO,反应生成N2。NH3与 NO2生成N2的反应中，当生成lm olN2时，转移的电子数为 mol。将一定比例的。2、NH3和 NO.的混合气体，匀速通入装有催化剂M 的反应器中反应(装置见题20 图T)。20、o.检测仪、O,检测仪催化、O*还原反应器题20图-1反应相同时间NOx的去除率随反应温度的变化曲线如题2 0图-2所示，在50250（范围内随着温度的升高，NO工 的 去 除 率 先 迅 速 上 升 后 上 升 缓 慢 的 主 要 原 因 是；当反应温度高于380 C时，NO*的去除率迅速下降的原因可能是 o。、罐7.(乏也20图-221