2022届高三化学一轮复习化学反应原理题型必练69化学反应原理综合题含解析

这是一份2022届高三化学一轮复习化学反应原理题型必练69化学反应原理综合题含解析，共26页。试卷主要包含了刚性容器中，进料浓度比c等内容，欢迎下载使用。
1．我国致力于2060年前实现碳中和，CO2的综合利用是重要的课题之一、
(1)CO2可通过捕获技术从空气或工业尾气中获取，下列物质能作为捕获剂的是_______(填序号)。
A．Ca(OH)2 B．FeCl3 C．Na2CO3 D．CH3OH
(2)利用电化学可以将CO2有效转化为HCOO-，装置如图所示。
①在该装置中，左侧Pt电极为_______极；
②装置工作时，阴极除有HCOO-生成外，还可能生成副产物降低电解效率。阴极生成的副产物可能是_______，标准状况下，当阳极生成O2的体积为448mL时，测得阴极区内的c(HCOO-)=0.03ml/L，则电解损失效率=_______。(忽略电解前后溶液体积的变化)已知：。
(3)科学家提出利用CO2与CH4制备“合成气”(CO、H2)，反应历程如图所示：
注：c(ads)为吸附性活性炭，方框内包含微粒种类及数目、微粒的相对总能量，其中TS表示过渡态。
若E4+E1>E2+E3，则决定制备“合成气”反应速率的化学方程式为_______。
(4)水煤气的变换反应：CO2(g)+H2(g)⇌CO(g)+H2O(g)ΔH，将0.1mlH2和0.2mlCO2充入恒容容器中在某温度T℃下进行反应。
①平衡时水蒸气的物质的量分数为10％，则H2的转化率为_______。
②反应速率v=v正-v逆=k正c(CO2)c(H2)-k逆c(CO)c(H2O)，其中k正、k逆分别为正、逆反应的速率常数且只与温度有关。测得在700℃和800℃时，H2的转化率随时间变化的曲线如图所示。则ΔH_______(填“>”“＜”或“=”)0，计算N点对应的_______。(计算结果保留2位有效数字)
③同样在T℃时，向容器中加入过量的CO(s)，又增加了如下两个平衡：
a．CO(s)+H2(g)⇌C(s)+H2O(g) Ka
b．CO(s)+CO(g)⇌C(s)+CO2(g) Kb
Ka、Kb为两反应的平衡常数。则Kb_______Ka(填“大于”“小于”或“等于”)。
2．NOx是形成雾霾天气的主要原因之一，以NOx为主的污染综合治理是当前重要的研究课题。
(1)通常可采用氢气进行催化还原，消除NO造成的污染。
已知：①N2(g)+O2(g)=2NO(g) ∆H=akJ·ml-1；
②2H2(g)+O2(g)=2H2O(l) ∆H=bkJ·ml-1；
③H2O(g)=H2O(l) ∆H=ckJ·ml-1。
写出H2与NO反应生成N2和水蒸气的热化学方程式：___________。
(2)用NH3催化还原氮氧化物(SCR)技术是常见的烟气氮氧化物脱除技术。反应原理如图所示。当NO2与NO的物质的量之比为1∶1时，与足量氨气在一定条件下发生反应。当有15ml电子发生转移时，则参与反应的NO的物质的量为___________。
(3)可用电解法将硝酸工业的尾气NO转变为NH4NO3，其工作原理如图：
M极接电源的___________极，N极的电极反应式为___________。
(4)汽车尾气中的NO、以NO为主，净化的主要原理为：2NO(g)+2CO(g)2CO2(g)+N2(g)∆H=akJ·ml-1，在500℃时，向恒容密闭体系中通入5ml的NO和5ml的CO进行反应时，体系中压强与时间的关系如图所示：
500℃时的平衡常数Kp=___________Mpa-1，(Kp为以平衡分压表示的平衡常数，平衡分压=总压×物质的量分数)。若在4min改变的条件为升高温度，Kp减小，则a___________0(填“大于”“小于”或“等于”)。
3．I氮和氮的化合物在国防建设、工农业生产和生活中都有极其广泛的用途。请回答下列与氮元素有关的问题：
(1)亚硝酸氯(结构式为)是有机合成中的重要试剂。它可由和NO在通常条件下反应制得，反应方程式为。已知几种化学键的键能数据如下表所示：
当与NO反应生成ClNO的过程中转移了5ml电子，理论上放出的热量为_______kJ；
(2)在一个恒容密闭容器中投入和发生(1)中反应，在温度分别为T1、T2时测得NO的物质的量(单位：ml)与时间的关系如下表所示
①T1_______T2(填“>“””、“”、“0
(1)相关物质的燃烧热数据如下表所示：
① ΔH=___________kJ·ml-1
② 用Ni基双金属催化，反应的活化能降低，ΔH___________(填“变大”、“变小”或者“不变”)
(2)控制其它条件不变，改变温度对合成气中甲烷质量分数的影响如图。
若充入a mlCH4，经过2小时后达到如右图A点，2小时内用CH4表示的平均反应速率为___________ml/h(用a表示)；假设A为平衡态，此时压强为2MPa，平衡常数Kp=___________(用平衡分压代替平衡浓度，分压=总压x物质的量分数，保留2位小数)。
(3)甲烷的重整反应速率可以表示为η=k·p(CH4) [p(CH4)是指甲烷的分压]，其中k为速率常数。下列说法正确的是___________。
a.增加甲烷的浓度，η增大 b.增加CO2浓度，η增大
c.及时分离合成气，η增大 d.通过升高温度，提升k
(4)已知在高温的条件下，会发生如下副反应：CO2(g)+H2(g)=CO(g)+H2O(g) ΔH2=+41.0 kJ·ml-1，且温度越高副反应的转化率越高，化学上称之为“温度的选择性”。不同n(CO2)/n(CH4)配比随温度变化对平衡时n(H2)/n(CO)配比的影响如图所示。
按n(CO2)/n(CH4)=2.5的配比进料，随温度升高，合成气n(H2)/n(CO)配比“先增加后减小”。增加是因为高温有利甲烷分解的积碳反应，请解释“减小”的可能原因___________。
(5)一定温度下反应会出现积碳现象而降低催化剂活性。如图是Ni基双金属催化剂抗积碳的示意图。
结合图示：
①写出一个可能的积碳反应方程式___________。
② 金属钴能有效消碳的原因是___________。
13．为改变生橡胶受热发粘遇冷变硬的不良性能，工业上常将橡胶硫化来改善橡胶的性能，S2Cl2和SCl2均为改善橡胶性能的重要化工产品。
(1)已知下列化学键的键能及S4的结构式
则S4(s)+ 4Cl2(g)=4SCl2(g) △H=___________kJ/ml。
(2)S2Cl2的电子式是___________。
(3)S2Cl2易与水发生反应，反应中只有一种元素的化合价发生变化，产生无色有刺激性气味的气体，同时有淡黄色沉淀生成，写出此反应的化学反应方程式___________；该反应中被氧化和被还原的元素的质量之比是___________。
(4)反应S2Cl2 (g)+ Cl2(g)2SCl2(g) △H＜0，在一定压强下， 向10 L密闭容器中充入1 ml S2Cl2和l ml Cl2发生上述反应，Cl2与SCl2的消耗速率与温度的关系如图所示。
①A、B、C三点对应状态下，达到平衡状态的有___________ (填字母)。
②其他条件不变只改变下列一个条件，可以提高S2Cl2平衡转化率的是______
A．升高体系的温度
B．增大氯气的物质的量
C．压缩容器的体积
D．使用合适的催化剂
③某温度下，反应达到平衡时S2Cl2 的转化率是a，用含a的式子表示此反应的化学平衡常数K=___________。
(5)SCl2与SO3反应可以制备亚硫酰氯(SOCl2)，锂、亚硫酰氯(Li/SOCl2)电池是一种比能量最高的电池，若正极反应为2SOCl2+4e- =SO2+S+4Cl-，负极反应式为___________。
14．现代煤化工产生的是一种重要的工业资源。
Ⅰ.的分解反应可用于高效制氢气，在密闭容器中充入一定量，发生反应，如图为气体的平衡转化率与温度、压强的关系。
(1)该反应的活化能___________(填“>”、“＜”或“=”)；在，下，往2L密闭容器中充入进行反应，2达到平衡状态，计算0～2内的平均反应速率___________。
(2)图中压强，、从大到小顺序为___________，原因是___________。
Ⅱ.可转化成羰基硫()：
(3)已知：
上述反应热效应之间的关系式为___________。
(4)绝热恒压下，密闭容器中充入与进行上述反应。下列事实能说明反应达到平衡状态的是___________(填标号)。
A．混合气体的平均相对分子质量不再改变
B．生成，同时形成键
C．化学平衡常数不再改变
D．混合气体的密度不再改变
(5)T℃下，将等物质的量的与充入恒容密闭容器中进行上述反应，测得平衡时容器内气体的总压为，的体积分数为10%。则此时该反应的平衡常数___________(为以分压表示的平衡常数，其中分压=总压×物质的量分数)。
(6)利用膜电解法转化。在酸性水溶液中，在阳极上转化为，其电极反应式为___________。
15．能源问题是人类社会面临的重大课题，天然气储量丰富，日益成为重要的清洁能源之一，甲烷合成高附加值化合物更是研究前沿。
(1)科学家研究了Fe/MIL-53催化剂用于甲烷氧化制备甲醇的反应机理，并计算得到催化过程的最低能量反应路径图如下(其中吸附到催化剂表面的物种用*表示)：
该历程中最大能垒(活化能)E正=___________kJ·ml-1，写出该步骤的化学方程式___________。
(2)二甲醚与合成气(CO、H2)制乙醇是目前合成乙醇的一种新途径，
总反应为：CH3OCH3(g)＋CO(g)＋2H2(g)CH3OH(g)＋C2H5OH(g)分步反应历程为：
反应I：二甲醚(DME)羰基化反应：___________。
反应II：乙酸甲酯(MA)加氢反应：CH3COOCH3(g)＋2H2(g)CH3OH(g)＋C2H5OH(g)。
标准摩尔生成焓是指由稳态单质生成1ml该化合物的焓变，几种物质的标准生成焓如下
①CH3OCH3(g)＋CO(g)＋2H2(g)CH3OH(g)＋C2H5OH(g)△H=___________kJ·ml-1
②补充反应IDME羰基化反应的方程式：___________。
③在一定条件下只发生反应II，MA的平衡转化率与温度、压强的关系如下图所示：则该反应△H___________0(填“＜”或“＞”)，p1、p2、p3由小到大的顺序为___________。
④在600K，p3kPa下向一恒压密闭反应器中通入1.0mlMA和2.0mlH2(g)只进行反应II，且初始反应器体积为3L，反应一段时间后达到平衡，则KC=___________ml/L(列出计算式)。
(3)甲烷湿重整制氢原理为：CH4(g)＋H2O(g)CO(g)＋3H2(g)△H，工业上利用电化学原理借助透氢膜提高其转化率，其原理如图所示：
①写出B侧电极反应式：___________。
②在钯膜反应器中进行了甲烷湿重整实验，发现膜反应器中甲烷转化率明显高于传统反应器，试从平衡的角度分析利用电化学原理借助透氢膜提高其转化率的原因___________。
参考答案
1．AC 阳 H2 25% C(ads)+2H2(g)+CO2(g)=2CO(g)+2H2(g)或C(ads)+CO2(g)=2CO(g) 30% < 0.018 大于
【详解】
(1)能够与CO2反应的物质，其中Ca(OH)2为石灰乳状态，故答案为：AC；
(2)①右侧Pt电极为阴极，电极上CO2转化为HCOO−，CO2+2e−+H2O=HCOO−+OH−，左侧为阳极。故答案为：阳；
②阳极的电极反应式为2H2O−4e−=O2+4H+，生成标况下O2 448mL，共0.02ml，转移电子0.08ml，即为电解池转移电子总数；阴极区内c(HCOO−)=0.03ml/L，体积为1L，则n(HCOO−)=0.03ml，则生成目标产物转移电子数为0.06ml，则电解效率为，则电解损失效率=25%。故答案为：H2；25%；
(3)因为E4+E1>E2+E3，则有E4−E3>E2−E1，说明TS2步骤活化能更大，是决速步骤，则化学方程式为C(ads)+2H2(g)+CO2(g)=2CO(g)+2H2(g)或C(ads)+CO2(g) =2CO(g)，不标状态也可以。故答案为：C(ads)+2H2(g)+CO2(g)=2CO(g)+2H2(g)或C(ads)+CO2(g) =2CO(g)；
(4)①反应前后气体系数不变，则水蒸气为(0.1+0.2)×10%=0.03ml，则反应的H2为0.03ml，转化率为×100%=30%。故答案为：30%；
②根据先拐先平判断，800℃时CO2的转化率减小，说明升高温度，平衡逆向移动，该反应为放热反应；N点对应的温度为700℃，其平衡转化率为60%，根据三段式，则K=，则在N点时，
。故答案为：Ka。故答案为：大于。
2．2H2(g)+2NO(g)=N2(g)+2H2O(g)△H=(b-2c-a)kJ•ml-1 2.5ml 负 NO+2H2O-3e-=+4H+ 64 ＜
【详解】
(1)根据盖斯定律，将②-①-2×③即可得到：2H2(g)+2NO(g)=N2(g)+2H2O(g)，△H也可以进行叠加，则△H=(b-2c-a)kJ•ml-1， 故答案为：2H2(g)+2NO(g)=N2(g)+2H2O(g)△H=(b-2c-a)kJ•ml-1；
(2)当NO2与NO的物质的量之比为1∶1时，可以得到：NO2+NO+2NH32N2+3H2O，1mlNO参加反应时的电子转移为6ml，现电子转移为15ml，则参加反应的NO为2.5ml，故答案为：2.5ml；
(3)据图可知，M极反应为NO转化成，为还原反应，则M极为阴极，接外电源的负极，N极为阳极，电极反应为NO转化，故电极反应式为：NO+2H2O-3e-=+4H+，故答案为：负；NO+2H2O-3e-=+4H+；
(4)据图可知，2min时的压强为起始的，即物质的量也为起始的，根据三段式可设：NO、CO的变化量均为2x，则
，
起始时n(总)=10ml，平衡时n(总)=(5-2x )+(5-2x )+2x+x=(10-x)ml，故，解得x=2， NO、CO、CO2、N2物质的量分数分别为：，，，，p(NO)=4MPa×=MPa，p(CO)=4MPa×=MPa，p(CO2)=4MPa×=2MPa，p(N2)=4MPa×=1MPa，则；在4min时 升高温度，Kp减小，即平衡向左移动，逆反应为吸热反应，正反应为放热反应，故a＜0；故答案为：64；＜。
3．277.5 < H2+N2O═N2+H2O O2+4e-+2N2O5=4NO
【详解】
(1)2NO（g）+Cl2（g）⇌2ClNO（g），1ml Cl2参与反应发生焓变△H=243KJ/ml+2×630KJ/ml-2×（200KJ/ml+607KJ/ml）=-111kJ/ml，此时转移2ml电子，则有5ml电子转移时，热量变化为277.5kJ，故答案为：277.5；
(2)①温度越高，反应速率越大，单位时间内消耗NO的量越多，所以T1＜T2，故答案为：＜；
②起始物质的量为3ml，压强为p0，反应后各物质变化为 反应后压强为p0=p0，总物质的量=2.5，Kp= =，故答案为：；
(3)由原理的示意图可知，Ir的表面发生反应：H2+N2O═N2+H2O，
故答案为：H2+N2O═N2+H2O，
II.(4)甲池工作时，NO2转变成N2O5，说明氮元素的化合价升高，石墨Ⅰ为负极，电极反应式为NO2+NO3--e-=N2O5，石墨Ⅱ为正极，电极反应：O2+2N2O5+4e-═4NO，故答案为：O2+4e-+2N2O5=4NO。
4．CO2(g)+H2(g)=CO(g)+H2O(g) ==+41.4
5．BD
6． 1:15 温度 增大条件X，乙苯平衡转化率增大
7．分压过大，CO2附着在催化剂表面，减少了乙苯与催化剂的接触
8． 1.25p0
【分析】
4．
①(g)(g)+H2(g)
②(g)+CO2(g)(g)+CO(g)+H2O(g)
根据盖斯定律，②-①得：CO2(g)+H2(g)=CO(g)+H2O(g)，=(-)=+41.4，即与反应的热化学方程式为CO2(g)+H2(g)=CO(g)+H2O(g) ==+41.4；
5．
A．未指明速率方向，不能判断反应②是否达到平衡，A错误；
B．升高温度，能提高活化分子总数，反应②的正、逆反应速率都增大，B正确；
C．增大压强，平衡向气体分子数减少的方向移动，即反应①平衡逆向移动，但K之和温度有关，K不变，C错误；
D．加入合适的催化剂，能降低反应的活化能，因此加入反应①的催化剂，可减小反应①的活化能，D正确；
选BD；
6．
①其他条件相同时，进料浓度比c(乙苯):c(CO2)越大，乙苯平衡转化率越小，则曲线a代表进料浓度比c(乙苯):c(CO2)为1:15；
②两个反应正反应均吸热，其它条件不变，升高温度，平衡均正向移动，乙苯平衡转化率增大，而增大压强，平衡均逆向移动，乙苯平衡转化率均减小，则条件X是温度；依据是增大条件X，乙苯平衡转化率增大；
7．
在刚性容器中乙苯分压不变时，继续增加分压，乙苯转化率反而下降的原因是分压过大，CO2附着在催化剂表面，减少了乙苯与催化剂的接触；
8．
某温度下，等物质的量的乙苯和在刚性容器内发生反应②(g)+CO2(g)(g)+CO(g)+H2O(g)，初始压强为p0，平衡时苯乙烯的体积分数为20%，设苯乙烯平衡分压为p，则，×100%=20%，解得p=0.25p0，则平衡总压为p0+p=1.25p0；该反应的平衡常数Kp==。
9．乙烯难溶于浓硫酸，浓硫酸中乙烯的浓度低，反应速率低，一段时间后生成了硫酸酯，加大了乙烯的溶解度，从而加快了反应速率 < d 设备腐蚀程度小 cd
【详解】
(1)乙烯难溶于浓硫酸，浓硫酸中乙烯的浓度低，反应速率低，一段时间后生成了硫酸酯，加大了乙烯的溶解度，从而加快了反应速率，所以该反应速率开始很缓慢，一段时间后快速增大；
(2)根据图示，低温条件下0，可知低温条件下能正向进行，则，可知减小的倍数小于减小的倍数，故c错误；
d. 正反应放热，降低温度，平衡正向移动，>，可知减小的倍数小于减小的倍数，故d正确；
选d。
(3)与间接水合法相比，催化直接水合法，不需要使用硫酸，优点是设备腐蚀程度小。
(4)增大氢气浓度，平衡正向移动，CO2转化率增大，所以投料比由大到小的顺序为。
(5) a. 反应前后气体系数和不同，恒压条件下，容器体积是变量，则密度是变量，若容器内气体的密度不再变化，反应一定达到平衡状态，故不选a；
b. 反应前后气体系数和不同，根据可知，平均相对分子质量是变量，若容器内气体的平均相对分子质量不再变化，反应一定达到平衡状态，故不选b；
c.
CO2的体积分数为 ，CO2的体积分数是恒量， CO2的体积分数不再变化，反应不一定达到平衡状态，故选c；
d.断裂3NA个H—H键的同时生成1.5NA个水分子，不能判断正逆反应速率相等，反应不一定达到平衡状态，故选d；
选cd。
(6)若m3=3，则A点温度下，
反应后气体总物质的量是3aml；该反应的平衡常数Kp= ；若其他条件不变，A点对应起始反应物置于某刚性密闭容器，气体压强减小，与原平衡比相当于减压，平衡逆向移动，平衡则平衡时CO2的转化率