天津高考化学三年（2020-2022）模拟题分类汇编-31化学反应速率与化学平衡（2）解答题

这是一份天津高考化学三年（2020-2022）模拟题分类汇编-31化学反应速率与化学平衡（2）解答题，共66页。试卷主要包含了原理综合题，结构与性质，工业流程题等内容，欢迎下载使用。
天津高考化学三年（2020-2022）模拟题分类汇编-31化学反应速率与化学平衡（2）解答题

一、原理综合题
1．（2021·天津·模拟预测）CS2是一种重要的化工原料。工业上可以利用硫(S8)与CH4为原料制备CS2，S8受热分解成气态S2，发生反应，回答下列问题：
(1)CH4的电子式为___________，CS2分子的立体构型为___________。
(2)某温度下，若S8完全分解成气态S2。在恒温密闭容器中，S2与CH4物质的量比为2∶1时开始反应。
①当CS2的体积分数为10%时，CH4的转化率为___________。
②当以下数值不变时，能说明该反应达到平衡的是___________(填序号)。
a．气体密度b．气体总压c．CH4与S2体积比d．CS2的体积分数
(3)一定条件下，CH4与S2反应中CH4的平衡转化率、S8分解产生S2的体积分数随温度的变化曲线如图所示。据图分析，生成CS2的反应为___________(填“放热”或“吸热”)反应。工业上通常采用在600～650℃的条件下进行此反应，不采用低于600℃的原因是___________。

(4)用燃煤废气(含N2、O2、SO2、CO2、H2O、NOx等)使尾气中的H2S转化为单后硫S，可实现废物利用，保护环境，写出其中一个反应的化学方程式___________。
2．（2021·天津·模拟预测）含氮化合物是化工、能源、环保等领域的研究热点。
(1)图1所示为利用H2O和空气中的N2以LDH超薄纳米为催化剂在光催化作用下合成氨的原理。

已知：I.2NH3(g)N2(g)+3H2(g) △H=+92.4kJ•mol-1；
Ⅱ.2H2(g)+O2(g)=2H2O(g) △H=-483.6kJ•mol-1。
则上述合成氨的热化学方程式为___。
(2)合成尿素[CO(NH2)2]的反应为2NH3(g)+CO2(g)H2O(l)+CO(NH2)2(s) △H=-134kJ•mol-1。向恒容密闭容器中按物质的量之比4：1充入NH3和CO2，使反应进行，保持温度不变，测得CO2的转化率随时间的变化情况如图2所示。

①若用CO2的浓度变化表示反应速率，则A点的逆反应速率___B点的正反应速率(填“>”“”或“＜”)。
②下列说法正确的是___(填字母序号)。
A．使用催化剂，可降低反应活化能，加快反应速率
B．其它条件不变时，若扩大容器容积，则v正减小，v逆增大
C．测得容器内混合气体密度不随时间改变时，说明反应已达平衡
③393K下，该反应达到平衡后，再向容器中按n(CO2)：n(H2)=1：3投入CO2和H2，则将___(填“变大”、“不变”或“变小”)。
(3)N2H4为二元弱碱，在水中的电离方程式与氨相似，常温下，向10mL0.1mol/L的联氨溶液中，滴加0.1mol/L的HCl溶液xmL溶液中N2H4、N2H、N2H的物质的量分数δ随溶液pOH[pOH=-lgc(OH-)]变化的曲线如图所示。

①25℃时，写出N2H4在水中第一步电离方程式___。
②25℃时，N2H4在水中的第二步电离常数值为___。
③工业上利用NH3制备联氨(N2H4)装置如图，试写出其阳极电极反应式：___。

5．（2021·天津·三模）我国在碳—1化学方面的进展主要集中在合成气化工和甲醇化工。
I.研究CO2与CH4反应使之转化为CO和H2(合成气)，可减缓燃料危机和减弱温室效应，过程包括
反应a：CH4(g)+CO2(g)2CO(g)+2H2(g)△H1>0
反应b：H2(g)+CO2(g)H2O(g)+CO(g)△H2>0
(1)反应a在一定条件下能够自发进行的原因是___；该反应工业生产适宜的温度和压强为___(填标号)。
A．高温高压     B．高温低压      C．低温高压      D．低温低压
(2)工业上将CH4与CO2按物质的量1：1投料制取CO和H2时，CH4和CO2平衡转化率随温度变化关系如图所示。

①923K时CO2的平衡转化率大于CH4的原因是___。
②计算923K时反应b的化学平衡常数K=____(计算结果保留小数点后两位)。
II.CO2催化加氢制甲醇：在1.0L恒容密闭容器中投入1molCO2和2.75molH2发生反应：CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)，实验测得不同温度及压强下，平衡时甲醇的物质的量变化如图2所示。

(3)下列说法正确的是___。
A．该反应的正反应为放热反应
B．压强大小关系为P1”、“＜”或“=”)。已知c点时容器中浓度为0.04，则50℃时，在型沥青混凝土中转化反应的平衡常数___________(用含x的代数式表示)。
(4)在均未达到平衡状态时，同温下不同型沥青混凝土中转化速率___________(填“>”、“＜”或“=”)。
(5)工业上常用高浓度的溶液吸收，得到溶液X，再利用电解法使溶液再生，其装置示意图如图所示：

①在阳极区发生的反应包括___________和；
②简述在阴极区再生的原理：___________。
13．（2021·天津河北·统考二模）研究发现，含PM2.5的雾霾主要成分有SO2、NOx、CxHy及可吸入颗粒等。
(1)在煤炭中加入碳酸钙可减少酸雨的形成。在研究碳酸盐分解时发现MgCO3和CaCO3的能量关系如图所示(M=Ca、Mg)，△H表达式为___；已知CaCO3(s)=CaO(s)+CO2(g)△H>0，则该反应能自发进行的条件是___。

工业上可用浓氨水吸收SO2，写出将过量的SO2通入浓氨水的离子方程式___。
(2)某研究组模拟三种已装固体V2O5催化剂的密闭容器装置，发生的反应为：2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)△H1=-197.7kJ·mol-1
I.在初始体积与温度相同的条件下，甲、乙、丙中均按2molSO2、1molO2投料，达平衡时；三个容器中SO2的转化率从大到小的顺序为___(用“甲、乙、丙”表示)。

II.下列均能作为容器甲和容器乙达平衡标志的是___(填字母)。
A．温度不变     B．密度保持不变     C．压强保持不变 D．O2浓度保持不变
III.400℃，在容器丙中投入4molSO2、2molO2进行反应时，放出akJ热量；若在500℃，投入2molSO2、1molO2进行反应，放出bkJ热量，则a___2b(填“﹥”、“﹤”或“=”)。
(3)已知酸性H2SO3>>HSO>，水杨酸()与Na2SO3溶液反应，生成物____(填字母)。
A． B．SO2 C．NaHCO3 D．
答案选A
(4)亚硫酸电离常数为Ka1，Ka2改变0.lmol/L亚硫酸溶液的pH，其平衡体系中含硫元素微粒物质的量分数δ与pH的关系如图，=___。

14．（2021·天津河东·统考二模）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

化学键
S-S
S-Cl
Cl-Cl
键能/(kJ/mol)
266
255
243
则S4(s)+ 4Cl2(g)=4SCl2(g) △H=___________kJ/mol。
(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 mol S2Cl2和l mol 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___________。
15．（2021·天津和平·统考二模）处理含硫烟气(主要成分为SO2)备受关注。回答下列问题：
Ⅰ.处理含硫烟气有以下两种方法
(1)水煤气还原法
已知：i.2CO(g)+SO2(g) S(l)+2CO2(g) △H1=—37.0kJ·mol-1
ii.2H2(g)+SO2(g) S(l)+2H2O(g) △H2=+45.4kJ·mol-1
写出CO(g)与H2O(g)反应生成CO2(g)、H2(g)的热化学方程式为___。
(2)碱液吸收法
①步骤1：用足量氨水吸收SO2，试写出该反应的化学方程式___。
②步骤2：再加入熟石灰的反应，试写出该反应离子方程式___。
③已知：25℃时，Kb(NH3·H2O)=a；Ksp(CaSO3)=b。该温度下，步骤2中反应的平衡常数K=__(用含a、b的代数式表示)。
Ⅱ.常温下将NaOH溶液滴加到一定浓度的H2SO3溶液中，混合溶液的pH与离子浓度变化的关系如图所示。

(1)Ka1(H2SO3)=___。
(2)当滴加NaOH溶液使混合溶液呈中性时，溶液中各离子浓度大小关系为___。
Ⅲ.将组成(物质的量分数)为m%SO2(g)、2m%H2(g)和q%He(g)的气体通入密闭反应器，使反应：H2(g)+SO2(g)S(l)+H2O(g)，在温度t、压强P条件下进行反应，平衡时，若H2转化率为α，则平衡常数Kp=___(以分压表示，分压=总压×物质的量分数)。
16．（2021·天津河北·统考一模）是大气污染物之一，主要来源于工业烟气及汽车尾气等。除去的方法统称为脱硝，一般有干法脱硝[选择性催化剂法(SCR)]、湿法脱硝等。
请完成下列问题：
(1)汽车发动机工作时会引发反应。2000K时，向固定容积的密闭容器中充入等物质的量的、发生上述反应，各组分体积分数的变化如图1所示。的平衡转化率为___________。


(2)在密闭、固定容积的容器中，一定量NO发生分解的过程中，NO的转化率随时间变化关系如图2所示。
①反应  ___________0(填“>”或“”“0。在5min时反应达到平衡，压强变为1.2p1MPa。
①当断裂1molH—H键，同时反应物__，可以判定该反应达到平衡状态。
②从开始到平衡，v(H2)=___。
③H2S的平衡转化率为___。
④化学平衡常数的值Kp=___(用平衡分压代替平衡浓度表示，平衡分压=总压×各组分物质的量分数)
⑤H2S燃料电池是一种新型能源，其工作原理示意图如图。

O2-向___极迁移(用“m”或“n”表示)。该电池工作时，负极的电极反应式为___。
20．（2021·天津武清·统考一模）醛类物质的用途广泛。如，甲醛蒸气可对空气消毒、甲醛溶液可用于生物标本的防腐等；脂肪醛类一般具有麻醉、催眠作用等。回答下列问题：
Ⅰ．与反应用催化的机理如图所示。

(1)在，催化下，转化成，被氧化成___________(填离子符号)。
(2)该催化反应的总反应方程式为___________。
(3)已知的两步电离常数分别为、，当溶液中时，溶液___________。
Ⅱ．利用乙二醛催化氧化法合成乙醛酸的反应原理为：

可能发生副反应有：(草酸)
在反应瓶内加入含(乙二醛)的反应液，加热至45～60℃，通入氧气并保持氧气压强为，反应达平衡状态，得到的混合液中含(乙醛酸)，(草酸)，(乙二醛)(溶液体积变化可忽略不计)。
(1)草酸的平均生成速率为___________。
(2)通过化学反应原理分析，增大压强有利于加快反应速率，对于乙二醛的转化率的影响是___________(填“增大”或“减小”)。
(3)如图所示为起始时氧醛比[]对乙醛酸产率的影响，则选择最佳氧醛比为___________。

(4)已知：为二元弱酸，，，向溶液中滴加溶液。溶液中___________(填“大于”、“小于”或“等于”)。
21．（2021·天津·模拟预测）Ⅰ合成氨技术的创立开辟了人工固氮的重要途径，其重要原理为N2＋3H22NH3，反应的平衡常数K值和温度的关系如下：
温度/℃
360
440
520
K值
0.036
0.010
0.003 8
(1)①由表中数据可知正反应为___________(填“放热”或“吸热”)反应。
②理论上，为了增大平衡时H2的转化率，可采取的措施是___________(填序号)。
a．增大压强　　              b．使用合适的催化剂
c．升高温度                  d．及时分离出产物中的NH3
(2)原料气H2可通过反应CH4(g)＋H2O(g) CO(g)＋3H2(g)获取，已知该反应中，初始混合气中的 恒定时，温度、压强对平衡混合气中CH4含量的影响如图所示：

①图中压强的关系是p1___________(填“＞”“=”或“＜”)p2。
②该反应为___________(填“吸热”或“放热”)反应。
(3)原料气H2还可通过反应CO(g)＋H2O(g) CO2(g)＋H2(g)获取，850℃时，K=1。
①T ℃时，向容积固定为2 L的密闭容器中充入1 mol水蒸气和1 mol CO，反应达平衡后，测得CO2的浓度为0.3 mol·L-1，则平衡时CO的转化率为___________。
②850℃时，若向一容积可变的密闭容器中同时充入1.0 mol CO，3.0 mol H2O，1.0 mol CO2和x mol H2，则：当x=5.0时，上述平衡向___________(填“正反应”或“逆反应”)方向移动。若要使上述反应开始时向正反应方向进行，则x应满足的条件是___________。
③在850℃时，若设x=5.0和x=6.0，其他物质的投料不变，当上述反应达到平衡后，测得H2的体积分数分别为a％、b％，则a___________b(填“大于”“小于”或“等于”)。
22．（2021·天津·模拟预测）研究和深度开发CO、CO2的应用具有重要的社会意义。回答下列问题：
(1)CO可用于高炉炼铁，已知：
Fe3O4(s)+4CO(g)=3Fe(s)+4CO2 (g) △H1= a kJ/mol
3Fe2O3(s)+CO(g)=2Fe3O4(s)+CO2 (g) △ H2= b kJ/mol
则反应Fe2O3(s)+3CO(g)=2Fe(s)+3CO2 (g)的△H=_______kJ/mol
(2)某温度下，在容积为2 L的密闭容器甲中投入8molCO2(g)、16molH2(g)发生反应：CO2(g)+H2(g)⇌CO(g)+H2O(g)。甲容器15 min后达到平衡，此时CO2的转化率为75%。则0〜15 min内用二氧化碳表示平均反应速率v(CO2)=_______，计算此条件下该反应的平衡常数K= _______。
(3)已知(NH4)2CO3捕碳的反应：(NH4)2CO3(aq)+H2O(l)+CO2(g)⇌2NH4HCO3(aq)。将一定量的(NH4)2CO3溶液置于密闭容器中，并充入一定量的CO2气体，保持其它初始实验条件不变，分别在不同温度下，经过相同时间测得CO2气体浓度，得到趋势图：

①c点的逆反应速率和d点的正反应速率的大小关系为Ｖ逆c _______Ｖ正d (填“>”、“=”或“＜”)
②b、c、d三点的平衡常数K b、K c、 Kd 从大到小的顺序为_______。(填“>”、“=”或“＜”)
③T3～T4温度区间，容器内CO2气体浓度呈现增大的变化趋势，其原因是_______。
23．（2021·天津红桥·统考一模）H2是一种清洁能源也是一种重要的化工原料，工业上常利用CO和H2合成可再生能源甲醇。
(1)已知CO(g)、CH3OH(l)的燃烧热(△H)分别为-283.0 kJ·mol-1和-726.5 kJ·mol-1。则CH3OH(l)不完全燃烧生成CO(g)和H2O(l)的热化学方程式为___________。
(2)利用反应CO2(g)＋H2(g)CO(g)＋H2O(g) △H，可获得化工原料CO，CO2的平衡转化率与温度的关系如图1。

①△H___________(填“>”、“