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    2020高考化学二轮复习专题十一化学反应原理综合专题强化训练

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    2020高考化学二轮复习专题十一化学反应原理综合专题强化训练

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    专题十一 化学反应原理综合(建议用时:40分钟)1(2020·潍坊高三联考)燃煤的过程中排放大量CO2、SO2、NOx以及固体颗粒物对环境污染严重。请回答下列问题:(1)将煤作为燃料常通过下列两种途径:途径Ⅰ:C(s)+O2(g)===CO2(g) ΔH1<0 途径Ⅱ:先制水煤气后燃烧水煤气C(s)+H2O(g)CO(g)+H2(g) ΔH2>0 2CO(g)+O2(g)===2CO2(g) ΔH3<0 2H2(g)+O2(g)===2H2O(g) ΔH4<0 ΔH1、ΔH2、ΔH3、ΔH4的关系式是_________________________________________。(2)已知碳的气化反应在不同温度下平衡常数的对数值(lg K)如表:气化反应lg K700 K900 K1 200 KC(s)+H2O(g)CO(g)+H2(g) i-2.64-0.391.58C(s)+2H2O(g)CO2(g)+2H2(g) ii-1.67-0.031.44升高温度时反应i中H2的产率________(填“增大”“减小”或“不变”)。在900 K时反应CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)的平衡常数的对数值(lg K)为 __________。(3)为了减少燃煤污染可将煤燃烧产生的SO2制成自发电池其电池总反应为2SO2+O2+2H2O===2H2SO4该电池的负极反应式为____________________________________。用这种方法处理含SO2废气的优点是______________________________________________________________________________________________________________________(4)新型氨法烟气脱硫技术采用氨吸收烟气中的SO2生成亚硫酸铵和亚硫酸氢铵。亚硫酸铵又可用于燃煤烟道气脱氮将氮氧化物转化为氮气同时生成一种氮肥形成共生系统。写出二氧化氮与亚硫酸铵反应的化学方程式:_______________________________________。(5)用K2CO3溶液可吸收燃煤反应中生成的CO2常温下pH=10的K2CO3溶液中由水电离的OH的物质的量浓度为______________。常温下,0.1 mol·L-1KHCO3 溶液的pH>8则溶液中c(H2CO3)________c(CO)(填“>”“=”或“<”)。解析:(1)根据盖斯定律由(②×2+③+④)/2可得①则2ΔH1=2ΔH2+ΔH3+ΔH4。(2)依题表中数据可知温度升高时反应i的lg K增大平衡正向移动反应i中H2的产率增大。根据盖斯定律由反应ii-反应i得CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)900 K此反应的平衡常数K=100.36则lg K=0.36。(3)2SO2+O2+2H2O===2H2SO4在此反应中SO2被氧化生成H2SO4通入SO2的一极是负极负极的电极反应式为SO2+2H2O-2e===SO+4H。(4)NO2与(NH4)2SO3反应时NO2是氧化剂还原产物是N2;(NH4)2SO3是还原剂氧化产物是(NH4)2SO4。(5)常温下pH=10的K2CO3溶液中c(H)=1×10-10mol·L-1c(OH)=1×10-4mol·L-1K2CO3溶液中的OH就是由水电离产生的。KHCO3溶液显碱说明HCO的水解能力大于其电离能力c(H2CO3)>c(CO)。答案:(1)2ΔH1=2ΔH2+ΔH3+ΔH4(2)增大 0.36(3)SO2+2H2O-2e===SO+4H 减少环境污染获得副产品H2SO4获得电能(4)4(NH4)2SO3+2NO2===4(NH4)2SO4+N2(5)1×10-4 mol·L-1 >2.绿水青山就是金山银山”。近年来绿色发展、生态保护成为中国展示给世界的一张新“名片”。汽车尾气是造成大气污染的重要原因之一减少氮的氧化物在大气中的排放是环境保护的重要内容之一。请回答下列问题:(1)已知:N2(g)+O2(g)===2NO(g) ΔH1=+180.5 kJ·mol-1C(s)+O2(g)===CO2(g) ΔH2=-393.5 kJ·mol-12C(s)+O2(g)===2CO(g) ΔH3=-221  kJ·mol-1若某反应的平衡常数表达式为K则此反应的热化学方程式为________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(2)N2O5在一定条件下可发生分解反应:2N2O5(g)4NO2(g)+O2(g)某温度下向恒容密闭容器中加入一定量N2O5测得N2O5浓度随时间的变化如下表:t/min012345c(N2O5)/(mol·L-1)1.000.710.500.350.250.17①反应开始时体系压强为p0第2 min时体系压强为p1p1p0=________。2~5 min内用NO2表示的该反应的平均反应速率为________________。一定温度下在恒容密闭容器中充入一定量N2O5进行该反应能判断反应已达到化学平衡状态的是______(填字母)。a.NO2和O2的浓度比保持不变b.容器中压强不再变化c.2v(NO2)=v(N2O5)d.气体的密度保持不变(3)Kp是用反应体系中气体物质的分压来表示的平衡常数即将K表达式中平衡浓度用平衡分压代替。已知反应:NO2(g)+CO(g)NO(g)+CO2(g)该反应中正反应速率vk·p(NO2p(CO)逆反应速率vk·p(NO)·p(CO2)kk为速率常数Kp=________________(用kk表示)。(4)如图是密闭反应器中按n(N2)∶n(H2)=1∶3投料后在200 ℃、400 ℃、600 ℃下合成NH3反应达到平衡时混合物中NH3的物质的量分数随压强的变化曲线已知该反应为放热反应。曲线a对应的温度是________。M点对应的H2的转化率是________。(5)工业生产中产生的SO2废气可用如图方法获得H2SO4。写出电解的阳极反应式:________________________________________________________________________。解析:(1)若某反应的平衡常数表达式为K则其化学方程式为2NO(g)+2CO(g)===N2(g)+2CO2(g)将题中3个已知热化学方程式依次编号为①②③根据盖斯定律由②×2-①-③可得:2NO(g)+2CO(g)===N2(g)+2CO2(g) ΔH=(-393.5 kJ·mol-1)×2-(+180.5 kJ·mol-1)-(-221 kJ·mol-1)=-746.5 kJ·mol-1。(2)①根据题表中数据及三段式法有:      2N2O5(g)4NO2(g)+O2(g)开始/(mol·L-1)  1.00  0  0转化/(mol·L-1)  0.50  1.00  0.252 min时/(mol·L-1)  0.50  1.00  0.25该反应在恒温恒容条件下发生反应前后气体的压强之比等于物质的量之比也等于物质的量浓度之比所以p1p0=(0.50+1.00+0.25)∶1.00=7∶4。2~5 min内v(N2O5)==0.11 mol·L-1·min-1v(NO2)=2v(N2O5)=0.22 mol·L-1·min-1。②反应过程中NO2和O2的浓度比始终保持不变a项不能说明反应已经达到化学平衡状态;该反应在反应前后气体分子数不相等反应过程中容器内压强为变量容器内压强不再变化可以说明反应已经达到化学平衡状态b项符合题意;v(NO2)=2v(N2O5)时正、逆反应速率相等而2v(NO2)=v(N2O5)时正、逆反应速率不相等c项不能说明反应已经达到化学平衡状态;反应物和生成物全为气体气体总质量不变而容器恒容故反应过程中气体密度始终不变d项不能说明反应已经达到化学平衡状态。(3)Kpvk·p(NO2)·p(CO)vk·p(NO)·p(CO2)平衡时正、逆反应速率相等k·p(NO2p(CO)=k·p(NO)·p(CO2)Kp。(4)①合成氨反应为放热反应升高温度平衡向逆反应方向移动NH3的产率降低NH3的物质的量分数减小曲线a、b、c中在相同条件下曲线a对应NH3的物质的量分数最高其反应温度最低所以曲线a对应的温度为200 ℃。②M点NH3的物质的量分数为60%设NH3为0.6a mol则N2、H2共为0.4a mol因为反应器中按n(N2)∶n(H2)=1∶3投料故M点时H20.3a mol结合N2(g)+3H2(g)2NH3(g)可知转化的H2的物质的量为0.9a mol所以M点对应H2的转化率为×100%=75%。(5)由题图可知在电解池的阳极发生Mn2转化为MnO2的反应电极反应式为Mn2+2H2O-2e===MnO2+4H答案:(1)2NO(g)+2CO(g)===N2(g)+2CO2(g) ΔH=-746.5 kJ·mol-1 (2)①7∶4 0.22 mol·L-1·min-1 ②b(3)(4)①200 ℃ ②75%(5)Mn2+2H2O-2e===MnO2+4H3.(2019·天津检测)对温室气体二氧化碳的研究一直是科技界关注的重点。.在催化剂存在下用H2还原CO2是解决温室效应的重要手段之一相关反应如下:主反应:CO2(g)+4H2(g)===CH4(g)+2H2O(g) ΔH1副反应:CO2(g)+H2(g)===CO(g)+H2O(g) ΔH2=+41.2 kJ·mol-1已知H2和CH4的燃烧热分别为-285.5 kJ·mol-1和-890.0 kJ·mol-1H2O(l)===H2O(g) ΔH=+44 kJ·mol1(1)ΔH1=________kJ·mol-1(2)有利于提高CH4平衡产率的反应条件是__________________________________________________________________________________________________(至少写两条)。工业上提高甲烷反应选择性的关键因素是__________。(3)T 若在体积恒为2 L的密闭容器中同时发生上述反应将物质的量之和为5 mol的H2和CO2以不同的投料比进行反应结果如图1所示。若a、b表示反应物的转化率则表示H2转化率的是________,c、d分别表示CH4(g)和CO(g)的体积分数由图可知=________时甲烷产率最高。若该条件下CO的产率趋于0T 时①的平衡常数K________Ⅱ.溶于海水的CO2 95%以HCO形式存在。在海洋中通过如图2钙化作用实现碳自净。(4)写出钙化作用的离子方程式:_____________________________________________________________________________________________________________________(5)如图3电解完成后,a室的pH________(填“变大”“变小”或“几乎不变”);其间b室发生反应的离子方程式为________________________________________________。解析:Ⅰ.(1)根据已知有②CO2(g)+H2(g)===CO(g)+H2O(g) ΔH2=+41.2 kJ·mol-12H2(g)+O2(g)===2H2O(l) ΔH3=-571.0 kJ·mol-1CH4(g)+2O2(g)===CO2(g)+2H2O(l) ΔH4=-890.0 kJ·mol-1H2O(l)===H2O(g) ΔH5=+44 kJ·mol-1根据盖斯定律由③×2-④+⑤×2可得CO2(g)4H2(g)===CH4(g)+2H2O(g) ΔH1=2ΔH3-ΔH4+2ΔH5=-164.0 kJ·mol-1(2)反应CO2(g)+4H2(g)===CH4(g)+2H2O(g)是正方向为气体体积减小的放热反应降低温度和增大压强都有利于反应正向移动提高CH4平衡产率;工业上提高甲烷反应选择性的关键因素是催化剂。(3)随着比值的增氢气的转化率降低则表示H2转化率的是b。随着比值的增大氢气的量增多一氧化碳的量减少甲烷的量增加故c为CH4(g)的体积分数由图可知=4时甲烷的产率最高。若该条件下CO的产率趋于0=4由于H2、CO2的物质的量之和为5 mol则H2和CO2分别为4 mol和1 mol平衡转化率为0.80则利用三段式法:     CO2(g)+4H2(g)===CH4(g)+2H2O(g)开始时浓度/(mol·L-1)  0.5  2  0  0改变的浓度/(mol·L-1)  0.4  1.6  0.4  0.8平衡时浓度/(mol·L-1)  0.1  0.4  0.4  0.8K=100。.(4)根据图中信息可知钙化作用是碳酸氢钙转化为碳酸钙、二氧化碳和水其反应的离子方程式为2HCO+Ca2===CaCO3+CO2+H2O(5)电解完成后a室中水放电产生氧气而氢离子进入b室pH几乎不变;其间b室发生反应的离子方程式为H+HCO===CO2+H2O答案:Ⅰ.(1)-164.0 (2)降低温度增大压强(答案合理即可) 催化剂 (3)b 4 100.(4)2HCO+Ca2===CaCO3+CO2+H2O (5)几乎不变 H+HCO===CO2+H2O4.甲醇既是重要的化工原料又是一种可再生能源具有广泛地开发和应用前景。(1)已知反应CO(g)+2H2(g)CH3OH(g) ΔH=-99 kJ·mol-1 中的相关化学键键能如下:化学键H—HC—OC≡OH—OC—HE/(kJ·mol-1)436343x465413x=________。(2)在一容积可变的密闭容器中,1 mol CO与2 mol H2发生反应:CO(g)+2H2(g)CH3OH(g) ΔH<0,CO在不同温度下的平衡转化率(α)与压强的关系如图所示。a、b两点的反应速率:v(a)________(填“>”“<”或“=”)v(b)。T1________(填“>”“<”或“=”)T2原因是__________________________________________________________________________________________________________在c点条件下下列叙述能说明上述反应达到化学平衡状态的是________(填字母)。A.H2的消耗速率是CH3OH的生成速率的2倍B.CH3OH的体积分数不再改变C.混合气体的密度不再改变D.CO和CH3OH的物质的量之和保持不变计算图中a点的平衡常数Kp=__________________(用平衡分压代替平衡浓度计算分压=总压×物质的量分数)。(3)利用合成气(主要成分为CO、CO2和H2)合成甲醇发生的主要反应如下:Ⅰ.CO(g)+2H2(g)CH3OH(g) ΔH1.CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g) ΔH2.CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g) ΔH3上述反应对应的平衡常数分别为K1K2K3它们随温度变化的曲线如图所示。则ΔH1________(填“>”“<”或“=”)ΔH3理由是_____________________________________________________________________________________________________解析:(1)根据反应CO(g)+2H2(g)CH3OH(g) ΔH=-99 kJ·mol-1及表中数据可知反应断键吸收的能量为(x+2×436) kJ成键放出的能量为(3×413+465+343) kJ=2 047 kJ反应放出99 kJ的热量则2 047-(x+2×436)=99x=1 076。(2)①a、b两点处在同一条等温线上a点的压强小于b点的压强由于增大压强化学反应速率增大则反应速率v(a)<v(b)。③H2的消耗速率在任何时候都是CH3OH的生成速率的2倍不能说明反应达到平衡状态A项错误;CH3OH的体积分数不再改变说明正、逆反应速率相等能说明反应达到平衡状态B项正确;该装置的容积可变混合气体的总质量不变则混合气体的密度是一变量当混合气体的密度不再改变时能说明反应达到平衡状态C项正确;CO和CH3OH的物质的量之和保持不变不能说明反应达到平衡状态D项错误。④根据图中a点时CO的转化率是0.5则有     CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)起始/mol  1    2    0变化/mol  0.5   1    0.5平衡/mol  0.5   1    0.5CO、H2、CH3OH的物质的量分数分别为0.25、0.5、0.25平衡分压分别为0.25×0.5×104 kPa、0.5×0.5×104 kPa、0.25×0.5×104 kPa所以a点的平衡常数Kp=1.6×10-7答案:(1)1 076 (2)①< ②< CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)是放热反应温度升高,平衡逆向移动,CO的平衡转化率减小T1<T2 ③BC ④1.6×10-7 (3)< 由图可知随着温度升高K2增大则ΔH2>0,根据盖斯定律可得ΔH3=ΔH1+ΔH2所以ΔH1<ΔH3   

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