2021年高考化学非选择题突破训练——化学反应原理综合（1）（有答案）

这是一份2021年高考化学非选择题突破训练——化学反应原理综合（1）（有答案），共18页。试卷主要包含了填空题等内容，欢迎下载使用。

1.某实验小组探究氮及其化合物相互转化的关系。
已知：①
②
③
（1）的_________________________。
（2）对反应②，能判断该反应达到平衡的依据有___________________（填字母）。
A.在一定条件下，氮元素的质量分数不变
B.绝热体系中，体系的温度不变
C.与的生成速率相同
D.恒温恒压下，混合气体密度不变
（3）1 ml 固体在恒温恒容的条件下首先发生分解反应：，然后发生：，都达到平衡后，相关数据如下表，此时体系压强为。HI（g）的平衡分压（某气体分压=某气体体积分数×总压）为______________________，的平衡常数_________________________。
（4）某研究小组将2 ml、3 ml NO和一定量的充入容积为3 L的密闭容器中，在催化剂表面发生反应：，相同时间内NO的转化率随温度变化的情况如图1所示。
在有氧条件下，若10 min内温度从420 K升高到580 K，则此时间段内NO的平均反应速率_______________________。
（5）微生物燃料电池（MFC）是一种现代化氨氮去除技术。MFC碳氮联合同时去除的氮转化系统原理示意图如图2所示。
①写出A极的电极反应式：________________________。
②标准状况下，每去除1 ml ，消耗的体积至少为___________________L。
2.某海军研究实验室利用海水获得和,通过催化加氢反应先生成乙烯等低碳烯烃，进而制取液态烃，从而减少舰艇以及飞机对燃料补给的依赖延长续航时间。制取乙烯发生的主要反应有：
ⅰ.
ⅱ.
(1)催化加氢制乙烯包括以下两个步骤，如图所示。
已知：
则甲醇制乙烯的热化学方程式为________________________。
(2)不同压强下的平衡转化率与温度的关系如下图：
①如图B点___A点(填“>”“<”或“=”），在B点给定的温度和压强下，提高平衡转化率的方法有________。
②在恒定压强下，随着温度的升高，的平衡转化率先降低后升高。表明在较低温度下
体系中合成低碳烯烃时______(填“反应ⅰ”或“反应ⅱ”）占主导。
③在较高温度如850℃时，的平衡转化率随着压强的升高而减小的原因是_______________。
根据图像可知，为了更多获得乙烯等低碳烯烃反应条件应控制在______(填序号）。
a.温度300~400℃b.温度900~1000℃c.压强0.1~1.0Mpad.压强2.0~3.0MPa
(3)如上图A点所在的条件进行反应，将和以一定的流速通过
K-Fe-MnO/催化剂进行反应，测得总的转化率为50.0%,和CO的物质的量之比为2:1,反应ⅰ用平衡分压代替平衡浓度表示的化学平衡常数______(只列算式不计算，已知气体分压=气体总压×体积分数）。不改变气体流速和温度，一定能提高选择性的措施有_____(填序号）。
a.加压b.选择合适的催化剂c.将反应中产生的水及时分离
3.绿矾在生活中有广泛应用。
（1）实验室配制溶液的操作是：将一定量绿矾溶于硫酸溶液中，加蒸馏水稀释至指定体积。其中，硫酸的作用是___________________________________。
（2）已知：（i）
（ii）
（iii）______________________。（用含、的式子表示）
（3）在1 L恒容密闭容器中充入30.4 g 无水固体在一定温度下发生上述反应（i）（ii）。测得混合气体总物质的量与时间的关系如下表所示（时完全分解且体系达到平衡）。
①下列情况表明上述反应达到平衡状态的是___________________（填代号）。
A.的质量不再发生变化
B.不再发生变化
C.混合气体的密度不再发生变化
D.混合气体的摩尔质量不再发生变化
②平衡体系中________________________。
③在该温度下，反应（ii）的平衡常数____________________（结果保留三位小数，要求带单位）
（2）在2 L恒容密闭容器中充入2 ml 和2 ml ，在一定条件下发生反应，经10 min达到平衡时放出的热量为1584 kJ。有关化学反应能量变反应进程化如图所示。
①010 min内______________________。
②在该条件下，的平衡转化率为________________________。
③为了提高反应速率其他条件不变时选择催化剂X、Y、Z、R对该反应作用，测得活化能数据如下：
其中，第________________________组数据符合事实（填“A”“B”“C”或“D”）。
4.在常温、常压、光照条件下，在催化剂（掺有少量的）表面与水发生下列反应：。
进一步研究生成量与温度的关系常压下达到平衡时测得部分实验数据如下表：
（1）此合成反应的___________________0，_________________0。（填“>”“<”或“=”）
（2）已知:，，则常温下氮气与水反应生成氨与氧气的热化学方程式为_____________________________。
（3）一定温度和压强下，在2 L密闭容器中合成氨：。 在反应过程中反应物和生成物的物质的量变化如图所示。
①10 min内以表示的平均反应速率为__________________________。
②反应在10 min时可能改变的条件是____________________。
③第1次平衡时的平衡常数____________________（具体数据表达式），第2次平衡时的体积分数为___________________________。
④在反应进行至25 min时，曲线发生变化的原因是_____________________，达第2次平衡时，新平衡的平衡常数____________________ （填“大于”“等于”或“小于”）。
5.甲醚是一种化工产品和绿色能源。工业上可以用成气（和CO）合成甲醚，有关反应如下：
①
②
③
回答下列问题：
（1）已知几种化学键的键能数据如下表：
表格中，____________________________。
（2）根据上述有关数据，____________________。
（3）反应①的能量与催化剂关系如右图所示。
比较曲线a、b知，加入高效催化剂的曲线是_________________________（填“a”或“b”）。催化剂能改变的是下列中的__________________________（填字母）。
A.产率
B.反应热
C.平衡常数
D.有效碰撞率
（4）和在一定条件下可合成。已知在恒容密闭容器中发生反应：。
温度均为时，在两个恒容密闭容器中进行该反应，一段时间后测得两个容器中有关数据及正、逆反应速率关系如下表：
①下列判断错误的是____________________（填字母）。
a.容器Ⅰ中反应达到平衡状态
b.增大浓度，逆反应速率减小
c.降温能提高的平衡转化率
d.容器内压强不变时达到平衡
②容器Ⅱ中反应_______________________（填“向左”“向右”或“不”）进行。
③该温度下，上述反应平衡常数______________________。
（5）利用反应制备CO和。在某2 L恒容密闭容器中充入1 ml 、1 ml ，在一定条件下反应，CO以平均速率为0.06进行5min时，的转化率为______________________。
（6）科研人员研制特殊催化剂模拟光合作用，以含质子的溶液作电解质溶液，将和合成甲醚，阴极的电极反应式为__________________________。
6.研究减少排放是一项重要课题。经催化加氢可以生成低碳有机物，主要有以下反应：
反应Ⅰ：
反应Ⅱ：
反应Ⅲ：
(1)=_________。
(2)恒温恒容条件下，在密闭容器中通入等物质的量的和，发生反应Ⅰ。下列描述能说明反应Ⅰ达到平衡状态的是_____(填序号)。
A.反应体系总压强保持不变
B.容器内混合气体的密度保持不变
C.水分子中断裂2个H-O键，同时氢气分子中断裂3个H-H键
D.和的浓度之比保持不变
(3)反应Ⅱ在某温度下的平衡常数为0.25，此温度下，在密闭容器中加入等物质的量的和(g)，反应到某时刻时测得各组分浓度如下：
当反应达到平衡状态时，混合气体中的体积分数=_______%。
(4)在某压强下，反应Ⅲ在不同温度、不同投料比时，的平衡转化率如图所示。温度下，将和充入2L的密闭容器中，5min后反应达到平衡状态，则0~5min内的平均反应速率________；三者之间的大小关系为__________。
(5)恒压下将和按体积比为1:3混合，在不同催化剂作用下发生反应Ⅰ和反应Ⅲ，在相同的时间段内的选择性和产率随温度的变化如图所示。
其中：的选择性=。
①温度高于230℃，产率随温度升高而下降的原因是_________________________。
②在上述条件下合成甲醇的工业条件是______。
A.210℃B.230℃C.催化剂CZTD.催化剂CZ(Zr-1)T
7.N、S的氧化物常会造成一些环境问题，科研工作者正在研究用化学方法来消除这些物质对环境的影响。
（1）已知：Ⅰ.
Ⅱ.
则用处理NO生成氮气和气态水的热化学方程式为________________________。
（2）采用“亚硫酸盐法”吸收烟气中的，室温条件下，将烟气通入溶液中测得溶液pH与含硫组分物质的量浓度分数的变化物关系如右图所示。请写出a点时_______________________；b点时溶液pH=7，则_________________________。
（3）利用脱氮菌可净化低浓度NO废气。当废气在塔内停留时间均为90 s的情况下，测得不同条件下NO的脱氮率如图所示。
①由图Ⅰ可知，当废气中的NO含量增加时，宜选用_____________________法提高脱氮的效率。
②图Ⅱ中，循环吸收液加入，提高了脱氮的效率，其可能原因为_____________________________________。
（4）处理烟气中的也可采用碱液吸收法。已知25℃时，；的，，。
第1步：用过量的浓氨水吸收，并在空气中氧化；
第2步：加入石灰水，发生反应。
①25℃时，0.1溶液呈_____________________（填“酸性”“碱性”或“中性”）。
②计算第2步反应的平衡常数____________________（列出计算式即可）。
（5）间接电化学法可除NO。其原理如右图所示，写出电解池阴极的电极反极应式（阴极室溶液呈酸性）：________________________________。
8.甲醇是一种洁净的燃料，也是一种重要的化工原料。回答下列问题：
（1）已知：①
②
③
则将和应用于生产洁净的燃料甲醇的热化学方程式④为_________________________。
（2）初始压强均为、不同温度下，分别将1 ml 和3 ml充入1L恒容密闭容器中，发生反应④，一段时间后达到平衡。反应过程如图甲：
则________________________ （填“>”或“<”），若在温度、压强条件下，平衡时氢气的转化率为50%，则___________________，当平衡后，再向体系中加入1 ml 和1 ml ，平衡___________________________（填“向正反应方向移动”“向逆反应方向移动”或“不移动”）。
（3）在一定条件下，可以用为原料生产二甲醚，按通入反应器中，反应为，其中的平衡转化率随温度、压强变化关系如图乙所示：
根据图像判断的中压强最大的是_______________________；若在和300℃时，反应达平衡后保持温度和压强不变，再充入2ml和1 ml ，则平衡时的转化率___________________________（填“增加”“不变”或“减小”）。
（4）科学家利用如图丙装置实现了用和合成。该电池的负极为______________________________，正极电极反应式为__________________________________。
（5）常温下，可以用氨水吸收获得溶液。常温下，溶液的pH_________________________（填“>”“=”或“<”）7，的平衡常数 ______________________________（已知常温下的，，
的）。
参考答案
1.答案：（1）
（2）BD
（3）；1/9
（4）
（5）①
②71.68
解析：（1）根据盖斯定律，由反应2×③-①-2×②得。
（2）根据质量守恒定律，体系总质量不变，由于原子守恒，氮原子质量不变，所以无论平衡还是不平衡，氨元素的质量分数均不变，不能作为平衡判断的依据，A项错误；绝热体系与外界无能量交换，所以自身吸、放热会使得体系温度改变，只有当平衡时，吸、放热相等体系温度才不变，B项正确；与的生成速率相等，分别指的是正逆反应速率，可是当不同物质表示正、逆反应速率关系，只有其反应速率与化学计量数之比相等时，才达到化学平衡，C项错误；质量是守恒的，恒压条件下，随着反应的进行，气体体积分子数会变，体积会变，只有当反应平衡时体积不变，气体密度才不再变化，D项正确。
（3）三段式法：

起始/ml 1.0 0 0
转化/ml： 0.80 0.80 0.80
平衡/ml 0.20 0.80 理论值
起始/ml： 理论值1.0ml×80% 0 0
转化/ml：理论值1.0ml×80%×40% 0.16 0.16
平衡/ml：0.48 0.16 0.16
平衡时分压，同理求出分压，，所以。
（4）有氧条件下，在10 min内，温度从420 K升高到580 K，此时间段内NO的平均反应速率。
（5）①图示分析可知，微生物燃料电池中氢离子移向B极，说明A极为原电池的负极，B极为原电池的正极，NO在正极得到电子生成氮气发生还原反应，在原电池负极失电子生成二氧化碳气体，发生氧化反应，环境为中性介质，则A极的电极反应式为。
②在好氧微生物反应器中转化为：，硝酸根离子在原电池正极发生还原反应生成氮气：，则A、B两极生成和的物质的量之比为5:2，可知参加反应的，又因为反应中，则每处理1 ml ，至少消耗3.2 ml，标准状况下。
2.答案：（1）
（2）①<;增大氢碳比;将生成物及时分离;②反应ⅰ;
③850℃时，反应‖占主导，加压使反应平衡正移，的含量增加，从而引起反应ⅲ向左移动，的平衡转化率随着压力的升高而降低;ad
（3）;abc
解析：
3.答案：（1）抑制水解
（2）
（3）①BD ②0.025 ③0.25
（4）①0.04 ②80% ③B
解析：（1）硫酸亚铁是强酸弱碱盐，在水中水解生成氢氧化亚铁，而稀硫酸可抑制硫酸亚铁水解。
（2）由盖斯定律知，。
（3）①依题意，硫酸亚铁的分解反应是不可逆反应，的分解反应是可逆反应，所以，氧化铁质量不再变化，表明硫酸亚铁已完全分解，但不能说明达到平衡状态，A项错误；随着反应进行，、的量发生变化，当、的物质的量之比不再变化时达到平衡，B项正确；硫酸亚铁完全分解后，气体总质量一定，容器体积不变，无论是否平衡，气体密度保持不变，C项错误；混合气体总质量、气体总物质的量一定时，其摩尔质量才保持不变，当气体摩尔质量不变时达到平衡状态，D项正确。②。有关反应如下：（i）
0.2 ml 0.1 ml 0.1 ml
（ii）
起始物质的量（ml）：0.1ml 0.1ml 0.1ml
转化物质的量（ml）：
平衡物质的量（ml）：
达到平衡时，。。③。
（4）由图象知，，，根据放热量计算生成的量：。①。② 。③催化剂可以同时降低正、逆反应的活化能，且反应热不变，故只有B项数据符合题意。
4.答案：（1）>；>
（2）
（3）①0.005 ②加入催化剂
③；45.5%
④移走0.1 ml ；等于
解析：（1）温度越高，生成量越大，说明升高温度平衡正向移动，即正反应为吸热反应，则；观察方程式，可知该反应为熵增反应，即。
（2）把两个化学方程式分别编为（1）（Ⅱ），则（Ⅰ）×2-（Ⅱ）×3即得 。
（3）①。②由图象可知，各组分物质的量变化加快，且10 min时变化是连续的，20 min达平衡时，三种物质的反应速率增加倍数相同，说明10 min时可能使用了催化剂。③，在20分钟第1次达平衡时各物质的浓度分别为，，，代入表达式即可。35 min时达第2次平衡，的体积分数。④25 min时，的物质的量从0.3 ml变为0.2 ml，说明移走了0.1 ml 。温度不变，平衡常数不变，等于。
5.答案：（1）799
（2）-263
（3）b；D
（4）①b ②向左 ③1.0
（5）30%
（6）
解析：（1）反应热等于断裂化学键总键能与形成化学键总键能之差，根据反应，可得：，。
（2）由盖斯定律知，①×2+②+③得：。
（3）加入催化剂，改变反应路径，曲线表示加入催化剂。催化剂只能改变活化能，不影响平衡移动，故反应热、产率和平衡常数都不变，能提高有效碰撞的百分率，故选D。
（4）①容器Ⅰ中正、逆反应速率相等，反应达到平衡状态，a项正确；增大浓度的瞬间，正反应速率急增，逆反应速率不变，b项错误；正反应是放热反应，降温，平衡正向移动，转化率增大，c项正确；在恒温恒容条件下，压强不变，表明气体分子数不变，达到平衡，d项正确。②代入数据知，反应向左进行。③。
（5）消耗的物质的量：，甲烷的转化率为30%。
（6）在阴极发生还原反应生成甲醚。
6.答案：(1)-122.6(2)AC(3)20(4)；
(5)①反应Ⅰ的ΔH＜0温度升高，使转化为的平衡转化率下降②BD
解析：(1)根据盖斯定律可知，反应Ⅲ=2反应Ⅰ-反应Ⅱ，所以。
(2)反应Ⅰ为气体体积减小的反应，随着反应的进行，反应体系内的总压强逐渐减小，当反应体系内总压强保持不变时，反应达到化学平衡状态，A项正确；由于容器内气体的总质量不变，容器的体积不变，故混合气体的密度始终保持不变，B项错误；水分子中断裂个HO键(表示逆反应速率)，同时氨气分子中断裂个H一H键(表示正反应速率)，表明，能说明反应达到化学平衡状态，C项正确；该反应生成的的量始终保持等比例，所以其浓度之比保持不变不能说明反应达到化学平衡状态，D项错误。
(4)由题目信息可知的投料比为2，根据图象可知，反应达到平衡状态时的平衡转化率为60%，所以；由于反应Ⅲ为放热反应，故在投料比相同时，温度越高，的平衡转化率越小，所以，对于放热反应，温度越高，平衡常数越小，所以。
(5)①反应Ⅰ为放热反应，温度升高，平衡逆向移动，使转化为的产率降低。②工业生产甲醇要使产率最高且甲醇的选择性也要高，根据图示可知，应选择230℃和催化剂。
7.答案：（1）
（2）1:1；3:1
（3）①好氧硝化 ②对该反应有催化作用
（4）碱性；
（5）
解析：（1）Ⅰ×3+Ⅱ得到热化学方程式：。
（2）根据题图可知，a点溶液中，溶液体积相同，所以存在；b点溶液中，溶液中存在电荷守恒，溶液的pH=7，则，则 ，溶液体积相同，所以。
（3）①由图Ⅰ可知，当废气中的NO含量增加时，好氧硝化法脱氮率高，故应选好氧硝化法。②从图Ⅱ不难看出，在同等条件下，循环吸收液加入，提高了脱氮的效率，所以对该反应有催化作用。
（4）①由题可知，25℃时，，的，，因为的比的小，所以的水解程度比的水解程度大，故25℃时，0.1溶液呈碱性。②加入石灰水，发生反应：，由，，带入表达式，平衡常数。
（5）由题图可知，阴极进入的离子是，出去的离子为，电极反应式为。
8.答案：（1）
（2）>；；不移动
（3）；减小
（4）GaN；
（5）>；
解析：（1） 。
（2）温度越高，达平衡所需时间越短，故；列出反应的三段式如下所示：

起始/（ml） 1 3 0 0
变化/（ml） 0.5 0.5 0.5
平衡/（ml） 0.5 1.5 0.5 0.5
反应前后压强关系为，则，；因该反应平衡常数为，加入1 ml 和1ml后，，故平衡不移动。（3）该反应为气体分子数减小的反应，增大压强有利于平衡向正反应方向移动，二氧化碳的转化率增加，故；反应达平衡后保持温度和压强不变，若充入的，则二氧化碳的转化率不变，充入2 ml和1 ml 时，二氧化碳的转化率减小。
（4）原电池中负极失电子，由图可知电子由GaN极流出，则GaN为负极，正极二氧化碳得电子生成甲烷，电极反应式为。
（5）因的电离平衡常数，，的电离平衡常数，碳酸氢根离子的水解程度更大，故溶液的pH>7，。
第一步反应生成Hg（g）的产率
第二步反应中HI（g）的转化率
80%
40%
0
10
20
30
40
0
0.05
0.11
0.17
0.215
0.225
实验
催化剂类型
A
X
257
275
B
Y
232
331
C
Z
307
406
D
R
197
285
303
313
323
生成量/
4.8
5.9
6.0
化学键
CO
HH
HO
键能
1071
432
459
容器
和比较
Ⅰ
Ⅱ
物质
(g)
浓度/
1.8
1.8
0.4