主题4　化学变化与规律 第8练　化学反应原理的综合应用AB（含解析）—2024高考化学考前天天练

这是一份主题4　化学变化与规律 第8练　化学反应原理的综合应用AB（含解析）—2024高考化学考前天天练，共14页。试卷主要包含了8 kJ· ml-1，3 kJ· ml-1；等内容，欢迎下载使用。
天天练A组 满分：68分 限时：45分钟
天天练B组 满分：76分 限时：45分钟
eq \a\vs4\al(天) eq \a\vs4\al(天) eq \a\vs4\al(练) eq \a\vs4\al(A) eq \a\vs4\al(组)
1.（12分）（2023·江苏各地模拟优选）硫碘循环，水分解制氢的原理示意图如下：
(1) 已知：在25 ℃和101 kPa时，H2的燃烧热为285.8 kJ· ml-1，则在相同条件下，水分解生成氢气的热化学方程式为 。
(2) 水在2 200 ℃条件下分解可得到氢气。硫碘循环制H2的优势为_________
__________________________________________________________（至少写两条）。
(3) 反应Ⅱ，H2SO4分解制取O2的速率主要由反应2SO3⥫⥬2SO2＋O2决定，对该反应的历程进行研究发现，SO3分解经历了多步基元反应，其中影响速率的关键基元反应为SO3→SO2＋O，SO3＋O→SO2＋O2，下列说法合理的是 （填字母）。
A. c(O)越大有利于加快SO3的分解
B. 关键基元反应的活化能比其他基元反应的大
C. 催化剂参与氧原子的生成与消耗将有利于提高SO3的分解速率
(4) 进行反应Ⅲ之前，需要经过以下两个步骤：
①步骤1：除杂。反应Ⅰ所得混合物经过初步分离后得到HI和I2的混合溶液，其中含有少量H2SO4杂质。工业上采用加热至110 ℃的方法除去H2SO4，写出相应的化学方程式：_______________________________________________________。
②步骤2：电解。通过电解法实现HI和I2的分离与富集，装置如下图所示，结合电极反应解释获得浓HI溶液的原因是_________________________________。
③利用电解后某一极的溶液，作为反应Ⅱ中SO2的吸收剂，实现O2与SO2的分离，吸收剂的有效成分是 。
2.（8分）（2023·江苏各地模拟优选）CO2的利用是国际社会普遍关注的问题。
(1) CO2的电子式是 。
(2) CO2在催化剂作用下可以直接转化为乙二醇和甲醇，但若反应温度过高，乙二醇会深度加氢生成乙醇。
(g)＋CO2(g)＋3H2(g)―→(g)＋CH3OH(g) ΔH＝－131.9 kJ· ml-1
(g)＋H2(g)―→C2H5OH(g)＋H2O(g) ΔH＝－94.8 kJ· ml-1
获取乙二醇的反应历程可分为如下两步：
Ⅰ. (g)＋CO2(g)―→(g) ΔH＝－60.3 kJ· ml-1；
Ⅱ. EC加氢生成乙二醇与甲醇。
①步骤Ⅱ的热化学方程式是__________________________________________。
②研究反应温度对EC加氢的影响（反应时间均为4小时），实验数据见下表：
由上表可知，温度升高到220 ℃时，乙二醇的产率反而降低，原因是
。
(3) 用稀硫酸作电解质溶液，电解CO2可制取甲醇，装置如图所示，电极a接电源 （填“正”或“负”）极，生成甲醇的电极反应式是
。
(4) CO2较稳定、能量低。为实现CO2的化学利用，下列研究方向合理的是
（填字母）。
a. 选择高能量的反应物和CO2反应获得低能量的生成物
b. 利用电能、光能或热能活化CO2分子
c. 选择高效的催化剂
3.（12分）（2023·江苏各地模拟优选）氮的氧化物是造成大气污染的主要物质，研究氮氧化物的反应机理对于消除环境污染有重要意义。
(1) 已知：N2(g)＋O2(g)===2NO(g) ΔH＝180.5 kJ· ml-1
C(s)＋O2(g)===CO2(g) ΔH＝－393.5 kJ· ml-1
2C(s)＋O2(g)===2CO(g) ΔH＝－221 kJ· ml-1
反应2NO(g)＋2CO(g) ⥫⥬N2(g)＋2CO2(g)的ΔH＝ kJ· ml-1。
(2) 催化还原法去除NO是在催化剂、加热条件下，用NH3消除NO污染，其反应原理为4NH3＋6NO⥫⥬5N2＋6H2O。物质的量之比n(NH3)∶n(NO)分别为4∶1、3∶1、1∶3在不同温度条件下反应时间相同时， NO脱除率分别如图1曲线a、b、c所示。
①由图可知，n(NO)及其他条件相同时，n(NH3)越大，NO脱除率越高，原因是____________________________________________________________________。
②由图可知，无论以何种比例反应，在温度超过1 200 ℃时NO脱除率又都会增大的原因可能是____________________________________________________
eq \(\s\up7(),\s\d5(图1))
(3) 反应2NO(g)＋O2(g) ⥫⥬2NO2(g)可以看成分两步进行，其反应过程及能量变化如图2所示。
eq \(\s\up7(),\s\d5(图2))
①由图2可知，相同条件下，NO、N2O2两种物质中，稳定性更强的是______。
②在恒容的密闭容器中充入一定量的NO和O2气体，保持其他条件不变，控制反应温度分别为T1和T2(T1>T2)，测得c(NO)随 t （时间）的变化曲线如图3所示。由图3可知，相同时间内，温度T2时NO转化量更多，其原因可能是_____
___________________________________________________________________。
eq \(\s\up7(),\s\d5(图3)) eq \(\s\up7( ),\s\d5(图4))
(4) NH3催化还原NO是重要的烟气脱硝技术，研究发现在以Fe2O3为主的催化剂上可能发生的反应过程如图4所示，写出该过程中步骤Ⅱ的离子方程式： 。
4.（12分）（2023·江苏各地模拟优选）合成气是一种重要的化工原料气，可以合成甲醇、甲酸甲酯、二甲醚等化工产品。
Ⅰ.甲烷、二氧化碳自热重整制取合成气的反应如下：
①CH4(g) ＋CO2(g)⥫⥬2CO(g) ＋2H2(g) ΔH1＝250 kJ· ml-1
②CH4(g)＋H2O(g)⥫⥬CO(g)＋3H2(g) ΔH2>0
③CO2(g) ＋H2(g)⥫⥬CO(g)＋H2O(g) ΔH3
(1) 反应①的正反应活化能为Ea kJ· ml-1，则逆反应的活化能为 kJ· ml-1。
(2) 不同温度下，向V L密闭容器中按照n(CO2) ∶n(CH4) ∶n(H2O)＝1∶1∶1投料，实验测得平衡时n(H2)∶n(CO)随温度的变化关系如图所示。
①压强p1、p2、p3由大到小的顺序为 。
②压强为p2时，随着温度升高，n(H2)∶n(CO)先增大后减小，可推测ΔH3 （填“>”或“”“＝”或“”“＝”或“1，则该反应的平衡常数K2 （填“”或“＝”）K1。
(2) 一定条件下，CH4可发生如下反应：
Ⅰ. CH4(g)⥫⥬C(s)＋2H2 (g)；
Ⅱ. CH4(g)＋CO2(g)⥫⥬2CO (g)＋2H2 (g)。
图1为反应Ⅰ反应过程与能量的关系，图2为CH4、CO2混合体系的lnKp与 eq \f(1,T)的图像关系。已知Kp需用相对分压代替浓度计算，气体的相对压强＝ eq \f(气体压强,100 kPa)。
eq \(\s\up7(),\s\d5(图1)) eq \(\s\up7(),\s\d5(图2))
①图1历程分成多步进行，写出反应速率最大一步的化学方程式：
。若加入某物质M后，CH4分解历程变为虚线所示曲线，判断物质M能否催化CH4分解？并说明理由_______________________
_________________________________________________。
②图2中直线a、b属于甲烷分解的是 （填字母），在A点对应温度下，测得CH4的平衡分压为16 kPa，则H2的平衡分压为 。
4.（12分）（2023·江苏各地模拟优选）氮氧化物是常见空气污染物，研究人员对氮氧化物的去除展开研究。
(1) 利用催化处理汽车尾气中的NO和CO的技术已投入实际使用，其反应为2NO(g)＋2CO(g)⥫⥬N2(g)＋2CO2(g) ΔH。某一恒容容器起始时只有2 ml NO和2 ml CO，平衡时测得混合气体中CO2的物质的量分数[φ(CO2)]与温度(T)、压强(p)之间的关系如图所示。
① 温度T1 （填“”）T2，理由是 。
②若恒温(T1)恒容条件下，测得平衡时混合气体的压强为p1 kPa，则T1时NO的转化率为 ，该反应的平衡常数Kp＝ 。[对于气相反应，用某组分B的平衡压强p(B)代替物质的量浓度c(B)，也可表示平衡常数，记作Kp，p(B)＝p·x(B)，x(B)为平衡体系中B的物质的量分数]
③ 下列说法正确的是 （填字母）。
A. 增大催化剂的比表面积可以提高NO的平衡转化率
B. v(NO)正＝2v(N2)逆时，反应达到最大限度
C. 充入一定量的氦气有利于提高反应速率
D. 实际过程中适当升高温度有利于提高NO去除效率
④一种焦炭催化NO还原反应的反应历程如下，请补充完整（“*”表示吸附态）：
Ⅰ. NO⥫⥬NO*；
Ⅱ. 2NO*⥫⥬ON—NO*；
Ⅲ. _______________________________________________________________；
Ⅳ. ON—NO—CO*⥫⥬ON—N*＋CO2；
Ⅴ. _______________________________________________________________。
(2) 利用CH4还原NO脱硝是目前研究的重要技术，其反应为CH4(g)＋4NO(g) ⥫⥬2N2(g)＋CO2(g)＋2H2O(l) ΔH”或“＜”）T2。
③已知：该反应的标准平衡常数Kθ＝ eq \f(\f(p(CO2),pθ)×\f(p(N2),pθ),\f(p(CO),pθ)×\f(p(N2O),pθ))，其中pθ为标准压强(100 kPa)，p(CO2)、p(N2)、p(N2O)和p(CO)为各组分的平衡分压，则T4时，该反应的标准平衡常数Kθ＝ （计算结果保留两位有效数字，p分＝p总×物质的量分数）。
(4) 间接电解法除N2O。其工作原理如图4所示，已知：H2S2O4是一种弱酸。从A口中出来的气体是 （填化学式），电解池的阴极电极反应式为
，用化学方程式表示吸收池中除去N2O的原理：_________
______________________________________________________________。
eq \(\s\up7(),\s\d5(图4))
6.（14分）（2023·江苏各地模拟优选）丙烯腈（）是一种重要的化工原料，广泛应用于三大有机合成材料的生产中。以3‒羟基丙酸乙酯（）为原料合成丙烯腈的主要反应如下：
Ⅰ. (g) eq \(―――→,\s\up7(TiO2)) (g) ＋H2O(g) ΔH1>0；
Ⅱ. (g) ＋NH3(g) eq \(―――→,\s\up7(TiO2))(g)＋H2O(g)＋ ΔH2>0。
(1) 已知部分化学键键能如下表所示。
据此计算ΔH1 ＝_______________________________________________。
(2) 在盛有催化剂TiO2、压强为100 kPa的恒压密闭容器中按体积比2∶15充入(g)和NH3(g)发生反应，通过实验测得平衡体系中含碳物质（乙醇除外）的物质的量分数随温度的变化如图1所示[的物质的量分数w%＝×100%]。
eq \(\s\up7(),\s\d5(图1))
①随着温度的升高， (g)的平衡体积分数先增大后减小的原因为
。
②科学家通过DFT计算得出反应Ⅱ的机理如图2所示，其中第二步反应为 (g) eq \(―――→,\s\up7(TiO2)) (g)＋H2O(g), 则第一步反应的化学方程式为
；实验过程中未检测到 (g)的原因可能为
。
eq \(\s\up7(),\s\d5(图2))
③A点对应反应Ⅱ的标准平衡常数K eq \\al(r,p)＝ （保留两位有效数字）。[其表达式为用相对分压代替浓度平衡常数表达式中的浓度，气体的相对分压等于其分压（单位为kPa）除以p0(p0＝100 kPa)]
④实际生产中若充入一定量N2 （不参与反应），可提高丙烯腈的平衡产率，原因为________________________________________________________________。
(3) 利用电解法由丙烯腈制备己二睛[NC(CH2)4CN]的装置如图3所示。通电过程中，石墨电极2上的电极反应式为_____________________________________。
第8练 化学反应原理的综合应用AB
eq \a\vs4\al(天) eq \a\vs4\al(天) eq \a\vs4\al(练) eq \a\vs4\al(A) eq \a\vs4\al(组)
1. (1) H2O(l)===H2(g)＋ eq \f(1,2)O2(g) ΔH＝285.8 kJ·ml-1 (2) 反应条件温和，在较低温度下实现分解水制取H2；实现了O2和H2分离，反应Ⅰ放热，可利用其能量为其他两个吸热反应供能 (3) ABC (4) ① H2SO4＋2HI eq \(=====,\s\up7(110 ℃))SO2＋2H2O＋I2
②阴极：I2＋2e－===2I－，H＋通过质子交换膜进入阴极，得到浓HI溶液 ③I2
2. (1) eq \\al(·,·) eq \(O,\s\up6(··,))· eq \\al(·,·)·C· eq \\al(·,·)· eq \(O,\s\up6(··,)) eq \\al(·,·) (2) ①(g)＋3H2(g)―→＋CH3OH(g) ΔH＝－71.6 kJ· ml-1 ②温度升高到220 ℃时，乙二醇会深度加氢生成乙醇，所以温度升高到220 ℃时，乙二醇的产率反而降低 (3) 负 CO2＋6H＋＋6e－===CH3OH＋H2O (4) abc
3. (1) －746.5 (2) ①NH3浓度大，反应更快且平衡右移 ②1 200 ℃催化剂活性基本不再变化，温度升高，反应加快，相同时间内能消耗更多的NO (3) ①N2O2 ②平衡右移的影响超过了速率降低的影响 (4) Fe2+—NH2 ＋NO===N2＋H2O＋Fe2+
4. (1) Ea －250 (2) ①p3>p2>p1 ②> 升高温度，反应①②正向移动，反应②使n(H2)∶n(CO)增大，反应①无影响，反应③正向使比值减小，故ΔH3>0 (3) 0.025 (4) CH3OH－6e－＋H2O===CO2＋6H＋ 72
5. (1) NH4NO3 eq \(=====,\s\up7(催化剂))N2O↑＋2H2O
(2) 1 112.5 (3) ①1.0×10-3 ②20.0% ＝ ③＞ 1.25p0 (4) AC
6. (1) －423.7 (2) ①Ⅳ ②1 ③温度过低合成甲醇的速率较小，温度过高甲醇的选择性急剧降低 ④ eq \f(0.32n,t) (3) ①HCOO*＋H＋＋e－===HCOOH ②途径一的活化能（能垒）更低（其他合理答案也可，如“途径一的过渡态的相对总能量更低”）
eq \a\vs4\al(天) eq \a\vs4\al(天) eq \a\vs4\al(练) eq \a\vs4\al(B) eq \a\vs4\al(组)
1. (1) 抑制副反应的发生，与H2O反应使反应Ⅰ正向移动，提高CO2的转化率 (2) ①80% ②4.70或18.82/p2 (3) ①对于副反应ΔH40，该反应只向正反应进行，温度越高，时间越长，都会生成更多的C2H4 ②CD
(4)
2. (1) > (2) ①< ②60%
(3) 停留时间过短或过长，均导致催化转化器中H2S、SO2不能恰好完全反应，硫的回收率降低，且排放的尾气中仍含有H2S或SO2
(4) AB
3. (1) ①－246.1 kJ· ml-1 ②BD