2022届高三二轮专题卷 化学（十六） 化学反应原理综合 教师版

这是一份2022届高三二轮专题卷 化学（十六） 化学反应原理综合 教师版，共38页。试卷主要包含了非选择题等内容，欢迎下载使用。
专题十六
化学反应原理综合



一、非选择题（原理综合题）：（本题共15小题）
1．Cl2、SO2、CO、NO等不能直接排放到大气中，需经过处理进行回收利用，从而达到减排的目的。回答下列问题：
（1）已知S(s)和CO(g)的燃烧热分别是296.0 kJ/mol、283.0 kJ/mol，则反应的ΔH=___________。
（2）一定条件下，Cl2与NO可化合生成重要的化工原料氯化亚硝酰（NOCl），写出该反应的化学方程式：___________；已知NOCl中各原子均满足8电子稳定结构，其电子式为___________。
（3）向体积为2L的恒容密闭容器中充入一定量的HCl和O2，发生反应： ΔH，反应物的转化率与温度（T）的关系如图所示（已知起始时，和为平衡转化率）。

①该反应的ΔH ________（填“＞”或“＜”）0。
②下列关于该反应的说法正确的是__________（填字母）。
A．曲线a表示HCl的转化率
B．温度越高化学平衡常数越大
C．容器中压强不再改变时，反应达到最大限度
D．该反应只有高温下才能自发进行
③温度低于450℃时，温度升高时HCl和O2的转化率增大的原因为___________。
④若初始时向容器中充入的O2为1 mol，5 min时反应达到平衡，该温度下O2的转化率为20%，则0～5 min内用HCl表示的平均反应速率为___________，该反应的平衡常数Kp=___________（已知：气体分压()=气体总压()×体积分数，Kp为以分压表示的平衡常数；平衡时容器内的总压为P0）。
【答案】（1）-270.0 kJ/mol （2）
（3）＜ AC 平衡前，升温，速率增大，单位时间内反应物的转化率增大
0.08 mol/(L∙min)
【解析】（1）已知S(s)和CO(g)的燃烧热分别是296.0 kJ/mol、283.0 kJ/mol，可得热化学方程式：①S(s)+O2(g)=SO2(g) ΔH=-296.0 kJ/mol；②CO(g)+O2(g)=CO2(g) ΔH=-283.0 kJ/mol；
根据盖斯定律，将②×2-①，整理可得：2CO(g)+SO2(g)=2CO2(g)+S(s) ΔH=-270.0 kJ/mol；
（2）一定条件下，Cl2与NO可化合生成重要的化工原料氯化亚硝酰（NOCl），该反应的化学方程式：；已知NOCl中各原子均满足8电子稳定结构，则N原子与O原子形成2对共用电子对，与Cl原子形成1对共用电子对，故其电子式为；
（3）①根据图示可知：在其他条件不变时，当转化率达到最高点后，升高温度，反应物HCl或O2的转化率减小，说明升高温度，化学平衡逆向移动，逆反应为吸热反应，则该反应的正反应为放热反应，所以反应热ΔH＜0；A．当HCl和氧气的物质的量相同时，根据方程式中物质反应转化关系可知：达到平衡时HCl的转化率较大，所以a表示HCl、b表示氧气，A正确；B．转化率达到最高时，升高温度反应物转化率降低，说明化学平衡逆向移动，则正反应为放热反应，则温度越高化学平衡常数越小，B错误﹔C在恒温恒容条件下该反应前后气体的物质的量减小，则压强减小，当容器中压强不变时说明达到平衡状态，该反应达到了该条件下的最大限度，C正确；D．该反应的熵变小于0，焓变小于0，如果能自发反应，则ΔG=ΔH-TΔS＜0，应该在低温下能自发减小，D错误；故合理选项是AC；③根据图象可知：在温度低于450℃时，温度越高，HCl和O2的转化率越大，这是由于平衡前，升高温度，化学反应速率增大，单位时间内由更多的反应物发生反应又变为生成物，导致反应物的转化率增大；④若O2的转化率为20%，则用O2表示0~5 min内的平均反应速率v(O2)=，在相同时间内用不同物质表示反应速率时，速率比等于化学方程式中相应物质的化学计量数的比，所以v( HCl)=4v(O2)=4×0.02 mol/(L∙min)=0.08 mol/(L∙min)；对于可逆反应4HCl (g)+O2(g)2Cl2(g)+2H2O(g)，反应开始时n(HCl)=
n(O2)=1 mol，n(Cl2)=n(H2O)=0 mol，在450℃达到平衡时HCl的转化率为80%，则Δn(HCl)=0.8 mol，则Δn(O2)=0.2 mol，Δn(Cl2)=Δn(H2O)=0.4 mol，故平衡时n(HCl)=0.2 mol，n(O2)=0.8 mol，n(Cl2)=n(H2O)=0.4 mol，平衡时n(总)=0.2 mol+0.8 mol+0.4 mol+0.4 mol=1.8 mol，P(HCl)=，P(O2)=，P(Cl2)=P(H2O)=，可知化学平衡常数KP=。
2．2021年6月17日神舟十三号载人飞船与空间站成功对接，航天员进入天和核心舱。空间站处理的一种重要方法是的收集、浓缩与还原。
（1）还原制的部分反应如下：
①
②
③
反应的___________。
（2）在催化剂作用下加氢可制得甲醇，该反应历程如下图所示（吸附在催化剂表面的物质用*标注，如表示吸附在催化剂表面；图中已省略）。

上述合成甲醇的反应速率较慢，该反应过程中决定反应速率的步骤是_____（用化学方程式表示）。
（3）在一定条件下，向某恒容密闭容器中充入和，发生反应。

①图1中能表示该反应的平衡常数K与温度T之间的变化关系的是曲线_____ （填“m”或“n”），判断依据是________。
②若，测得在相同时间内，不同温度下的转化率如图2所示，_______（填“>”、“”“”“ 是放热反应，温度升高，平衡逆向移动，气体分子数增多，总压强增大，而T1n。
15．丙烯是重要的有机化工原料，丙烷脱氢是工业生产丙烯的重要途径，其化学方程式为C3H8(g)⇌C3H6(g)+H2(g)。回答下列相关问题：
（1）已知：I．2C3H8(g)+O2(g)=2C3H6(g)+2H2O(g) ∆H1=-238kJ·mol-1
II．2H2(g)+O2(g)=2H2O(g) ∆H2=-484kJ·mol-1
则丙烷脱氢制丙烯反应C3H8(g)⇌C3H6(g)+H2(g)的∆H为___________kJ·mol-1
（2）一定温度下，向1L的密闭容器中充入1molC3H8发生脱氢反应，经过10min达到平衡状态，测得平衡时气体压强是开始的1.5倍。
①0～10min丙烯的化学反应速率v(C3H6)=___________mol·L-1·min-1。
②下列情况能说明该反应达到平衡状态的是___________。
A．∆H不变 B．C3H6与H2的物质的量之比保持不变
C．混合气体的总压强不变 D．v(C3H6)正=v(C3H8)逆
③欲提高丙烷转化率，采取的措施是___________（填字母标号）。
A．降低温度 B．升高温度 C．加催化剂 D．及时分离出H2
④若在恒温、恒压的密闭容器中充入丙烷和氩气发生脱氢反应，起始n(氩气)/n(丙烷)越大，丙烷的平衡转化率越大，其原因是___________。
（3）一定温度下，向恒容密闭容器中充入1molC3H8，开始压强为pkPa，C3H8的气体体积分数与反应时间的关系如图所示：

①此温度下该反应的平衡常数Kp=___________（用含字母p的代数式表示，Kp是用反应体系中气体物质的分压表示的平衡常数，平衡分压=总压×体积分数）。
②已知该反应过程中，v正=k正·p(C3H8)，v逆=k逆·p(C3H6)·p(H2)，其中k正、k逆为速率常数，只与温度有关，则图a中m点处=___________。
【答案】（1）+123
（2）0.05 CD BD 该反应为气体分子数增加的反应，恒压条件下增大氩气的比例，相当于减压，平衡正向移动，丙烷的平衡转化率增大
（3）0.9p 5.4
【解析】（1）根据盖斯定律，(I- II)得C3H8(g)⇌C3H6(g)+H2(g)，∆H=[(-238kJ·mol-1)-( -484kJ·mol-1)]=+123kJ·mol-1，故答案为：+123；
（2）①一定温度下，向1L的密闭容器中充入1molC3H8反应生成C3H6和H2，经过10min达到平衡状态，测得平衡时气体压强是开始的1.5倍，则气体的物质的量变为原来的1.5倍，即1.5mol，增加了0.5mol，所以各组分的变化量均为0.5mol。0～10min丙烯的化学反应速率v(C3H6)==0.05mol·L-1·min-1；②A．反应热只与化学反应有关，所以反应的∆H始终保持不变，即∆H不变不能作为平衡状态的标志，故A错误；B．C3H6与H2的物质的量之比始终按照1∶1增加，因此两者比值保持不变，不能作为平衡状态的标志，故B错误；C．该反应是气体分子数增大的反应，各物质均为气体，压强是变量，当混合气体的总压强不变时，说明该反应达到平衡状态，故C正确；D．C3H8和C3H6两者速率之比等于化学计量数之比，当v(C3H6)正=v(C3H8)逆时，表明正逆反应速率相等，说明该反应达到平衡状态，故D正确；综上所述，能说明该反应达到平衡状态的是CD；③由于该反应是一个吸热反应，故升高温度和及时分离出H2都能使平衡正向移动，提高丙烷转化率，催化剂不能使平衡发生移动，故合理选项是BD；④在恒温、恒压的密闭容器中充入丙烷和氩气发生脱氢反应，起始n(氩气)/n(丙烷)越大，丙烷的平衡转化率越大，其原因是该反应为气体分子数增加的反应，恒压条件下增大氩气的比例，相当于减压，平衡正向移动，丙烷的平衡转化率增大，故答案为：该反应为气体分子数增加的反应，恒压条件下增大氩气的比例，相当于减压，平衡正向移动，丙烷的平衡转化率增大；
（3）①一定温度下，向恒容密闭容器中充入1molC3H8，开始压强为pkPa，假设反应消耗C3H8的物质的量为xmol，则列三段式有：

根据图像可知，平衡时C3H8的体积分数为25%，=25%，解得x=0.6，则n(总)=1+x=1.6mol，开始气体物质的量是1mol时压强为p，则平衡时气体物质的量为1.6mol时，气体的总压强为1.6p，其中p(C3H8)=1.6p=0.4p，p(C3H6)= p(H2)=1.6p=0.6p，则该反应的平衡常数Kp==0.9p；②已知该反应过程中，v正=k正·p(C3H8)，v逆=k逆·p(C3H6)·p(H2)，则=，当反应达到平衡时，v正=v逆，则===1，其中k正、k逆为速率常数，只与温度有关，m点温度不变，因此不变，m点时C3H8的体积分数为50%，则=50%，解得x=，则n(总)=1+x=mol，开始气体物质的量是1mol时压强为p，则m点时气体物质的量为mol时，气体的总压强为p，其中p(C3H8)=p=p，p(C3H6)= p(H2)=p=p，
故m点处==Kp=0.9p=5.4，故答案为：5.4。