高考化学二轮复习训练题： 高考压轴大题特训 题型01《基本概念、基本理论综合型》（含答案）

题型一　基本概念、基本理论综合型

1．(孝义市高三下学期考前热身训练)工业燃烧煤、石油等化石燃料释放出大量氮氧化物(NOx)、CO2、SO2等气体，严重污染空气。对废气进行脱硝、脱碳和脱硫处理可实现绿色环保、废物利用。

Ⅰ.脱硝：

已知：H2的燃烧热为285.8 kJ·mol－1

N2(g)＋2O2(g)===2NO2(g)　 ΔH＝＋133 kJ·mol－1

H2O(g)===H2O(l)   ΔH＝－44 kJ·mol－1

催化剂存在下，H2还原NO2生成水蒸气和其他无毒物质的热化学方程式为____________。

Ⅱ.脱碳：

(1)向2 L密闭容器中加入2 mol CO2和6 mol H2，在适当的催化剂作用下，发生反应：

CO2(g)＋3H2(g)CH3OH(l)＋H2O(l)　ΔH＜0

①该反应自发进行的条件是________(填“低温”“高温”或“任意温度”)

②下列叙述能说明此反应达到平衡状态的是________(填字母)。

a．混合气体的平均相对分子质量保持不变

b．CO2和H2的体积分数保持不变

c．CO2和H2的转化率相等

d．混合气体的密度保持不变

e．1 mol CO2生成的同时有3 mol H—H键断裂

③CO2的浓度随时间(0～t2)变化如下图所示，在t2时将容器容积缩小一倍，t3时达到平衡，t4时降低温度，t5时达到平衡，请画出t2～t6 时间段CO2浓度随时间的变化。

(2)改变温度，使反应CO2(g)＋3H2(g)CH3OH(g)＋H2O(g)　ΔH<0中的所有物质都为气态。起始温度、体积相同(T1℃、2 L密闭容器)。反应过程中部分数据见下表：

①达到平衡时，反应Ⅰ、Ⅱ对比：平衡常数K(Ⅰ)______K(Ⅱ)(填“>”“<”或“＝”，下同)；平衡时CH3OH的浓度c(Ⅰ)________c(Ⅱ)。

②对反应Ⅰ，前10 min内的平均反应速率v(CH3OH)＝____________________。在其他条件不变的情况下，若30 min时只改变温度至T2 ℃，此时H2的物质的量为3.2 mol，则T1________(填“>”“<”或“＝”)T2。若30 min时只向容器中再充入1 mol CO2(g)和1 mol H2O(g)，则平衡____________(填“正向”“逆向”或“不”)移动。

(3)利用人工光合作用可将CO2转化为甲酸，反应原理为2CO2＋2H2O===2HCOOH＋O2，

装置如图所示：

①电极2的电极反应式是_____________________________________________；

②在标准状况下，当电极2室有11.2 L CO2反应。 理论上电极1室液体质量________(填“增加”或“减少”)_______________ ____________________________g。

答案　Ⅰ.4H2(g)＋2NO2(g)===N2(g)＋4H2O(g)　ΔH＝－1 100.2 kJ·mol－1　Ⅱ.(1)①低温　②de

③

(2)①<　<　②0.025 mol·L－1 ·min－1　<　不　(3)①CO2＋2H＋＋2e－===HCOOH　②减少　9

解析　Ⅰ.根据氢气的热值可书写氢气的热化学方程式是2H2(g)＋ O2(g)===2H2O(l) 　ΔH＝－285.8×2 kJ·mol－1＝－571.6 kJ·mol－1，根据盖斯定律，将已知热化学方程式中的氧气与液态水消去得到H2还原NO2生成水蒸气和氮气的热化学方程式，为4H2(g)＋2NO2(g)===N2(g)＋4H2O(g)　ΔH＝－1 100.2 kJ·mol－1；

Ⅱ.(1)①该反应的ΔS<0，所以若反应自发进行，则ΔH<0，因此反应自发进行的条件是低温； ② a项，该体系中的气体只有二氧化碳和氢气，且二者的起始物质的量之比等于化学方程式中的化学计量数之比，所以混合气体的平均相对分子质量始终不变，不能判断为平衡状态，错误；b项，二氧化碳与氢气始终是1∶3的关系，所以CO2和H2的体积分数保持不变的状态不是平衡状态，错误；c项，二氧化碳与氢气的起始物质的量之比等于化学方程式中的化学计量数之比，所以二者的转化率一定相等，与是否达到平衡状态无关，错误；d项，因为该体系中有液体生成，所以气体的质量在逐渐减少，则气体的密度减小，达平衡时，密度保持不变，正确；e项，1 mol CO2生成的同时有3 mol H—H键断裂，符合正、逆反应速率相等，是平衡状态，答案选d、e；③在t2时将容器容积缩小一倍，二氧化碳的浓度瞬间增大到1 mol·L－1，则压强增大，平衡正向移动， t3时达到平衡，达到的平衡与原平衡相同，浓度仍是0.5 mol·L－1；该反应是放热反应，t4时降低温度，则平衡正向移动，t5时达到平衡，则二氧化碳的浓度将小于0.5 mol·L－1，对应的图像为。

(2)①因为生成甲醇的反应是放热反应，而反应Ⅱ是从逆反应开始的，所以反应吸热，所以绝热容器的温度要低于恒温容器，即反应Ⅰ温度高于反应Ⅱ，温度升高，放热反应的平衡常数减小，则K(Ⅰ)<K(Ⅱ)；二者都是恒容条件，若是恒温恒容，二者达到的平衡是等效平衡，甲醇的浓度相同。而反应Ⅰ温度高于反应Ⅱ，温度降低，平衡正向移动，则甲醇的浓度增大，平衡时CH3OH的浓度c(Ⅰ)<c(Ⅱ)；

②对反应Ⅰ，前10 min内氢气的物质的量减少6 mol－4.5 mol＝1.5 mol，则甲醇的物质的量增加0.5 mol，所以前10 min内平均反应速率v(CH3OH)＝＝0.025 mol ·L－1·min－1；30 min时是平衡状态，生成甲醇1 mol，则消耗氢气3 mol，平衡时氢气的物质的量是3 mol，而改变温度后氢气的物质的量变为3.2 mol，物质的量增大，说明平衡逆向移动，因为该反应是放热反应，所以升高温度，平衡逆向移动，则T1<T2；若30 min时只向容器中再充入1 mol CO2(g)和1 mol H2O(g)，根据表中数据计算该温度下的平衡常数为K＝，此时Q＝＝K，所以平衡不移动。

(3)根据装置图中电子的流向判断1是负极、2是正极，负极上水失电子生成氢离子和氧气，判断电极1电极反应：2H2O－4e－=== O2＋4H＋，酸性增强，H＋通过质子膜进入到电极2区域；电极2通入二氧化碳，酸性条件下生成HCOOH，电极反应：CO2＋2H＋＋2e－===HCOOH，酸性减弱， 从总反应看，每消耗1 mol CO2，就会消耗1 mol H2O，现有标准状况下 11.2 L即0.5 mol CO2反应，那就会消耗0.5 mol H2O即9 g。

2．(淄博市高三仿真模拟)(1)标准状况下，1 m3的可燃冰可转化为160 L甲烷和0.8 m3的水。则可燃冰中n(CH4)∶n(H2O)＝________∶________(列出计算式即可)。

(2)羰基硫(COS)多产生于煤化工合成气中，能引起催化剂中毒，可通过水解反应：COS(g)＋H2O (g)H2S(g)＋CO2(g)　ΔH除去。相关的化学键键能数据如下表：

则ΔH为________。

(3)近期太阳能的利用又有新进展。利用太阳能由CO2制取C的原理如下图所示，若重整系统发生的反应中＝4，则重整系统中发生反应的化学方程式为

________________________________________________________________________

________________________________________________________________________。

(4)NaHS可用于污水处理的沉淀剂。已知： 25 ℃时，H2S的电离常数Ka1＝1.0×10－7，Ka2＝7.0×10－15，反应Hg2＋(aq)＋HS－(aq)HgS(s)＋H＋(aq)的平衡常数K＝1.75×1038，则Ksp(HgS)＝_____________________________________________。

(5)已知CO(g)＋H2O(g)CO2(g)＋H2(g)　ΔH＝－42 kJ·mol－1，在进气比[n(CO) ∶ n(H2O)]不同时，测得相应的CO的平衡转化率如下图，图中各点对应的反应温度可能相同，也可能不同。图中D、E两点对应的反应温度分别为TD和TE。判断：

①TD________(填“<” “＝”或“>”)TE。

②与图中E点对应的反应温度相同的为________(填字母)。

答案　(1)　　(2)－35 kJ·mol－1

(3)4FeO＋CO22Fe2O3＋C　(4)4.0×10－53　(5)①<　②AG

解析　(1)标准状况下，1 m3的可燃冰可转化为160 L甲烷和0.8 m3的水。则可燃冰中n(CH4)∶n(H2O)＝∶＝∶。(2)根据反应：COS(g)＋H2O (g)H2S(g)＋CO2(g)　ΔH＝(742＋577＋465×2－803×2－339×2)kJ·mol－1＝－35 kJ·mol－1。(3)根据图中信息，二氧化碳和氧化亚铁为反应物，而另一铁的氧化物和碳为生成物，且＝4，则4FeO＋CO2FexOy＋C，根据质量守恒得：x＝4，y＝6，故Fe4O6为2Fe2O3，故方程式为4FeO＋CO22Fe2O3＋C。(4)HgS(s) Hg2＋(aq)＋S2－(aq)，Ksp(HgS)＝c(Hg2＋)·c(S2－)，反应Hg2＋(aq)＋HS－(aq)HgS(s)＋H＋(aq)的平衡常数K＝＝＝＝1.75×1038，则Ksp(HgS)＝＝4.0×10－53。

(5)①根据反应CO(g)＋H2O(g)CO2(g)＋H2(g)　ΔH＝－42 kJ·mol－1，可知正反应为放热反应，图中D、E两点进气比[n(CO) ∶ n(H2O)]都为1，升高温度平衡逆向移动，CO的转化率降低，故TD<TE；②当温度相同时，增大水的量，CO的转化率增大，减小水的量，CO的转化率减小，故与图中E点对应的反应温度相同的为A、G。

3．(湖南省普通高等学校招生全国统一考试考前演练)汽车尾气中排放的NOx和CO污染环境，在汽车尾气系统中装置催化转化器，可有效降低NOx和CO的排放。

已知：①2CO(g)＋O2(g)2CO2(g)

ΔH＝－566.0 kJ·mol－1

②N2(g)＋O2(g)2NO(g)

ΔH＝＋180.5 kJ·mol－1

③2NO(g)＋O2(g) 2NO2(g)

ΔH＝－116.5 kJ·mol－1

回答下列问题：

(1)CO的燃烧热为________。若1 mol N2(g)、1 mol O2(g)分子中化学键断裂时分别需要吸收946 kJ、498 kJ的能量，则1 mol NO(g) 分子中化学键断裂时需吸收的能量为________kJ。

(2)CO将NO2还原为单质的热化学方程式为

________________________________________________________________________

________________________________________________________________________。

(3)为了模拟反应2NO(g)＋2CO(g)N2(g)＋2CO2(g)在催化转化器内的工作情况，控制一定条件，让反应在恒容密闭容器中进行，用传感器测得不同时间NO和CO的浓度如下表：

①前2 s内的平均反应速率v(N2)＝________，此温度下，该反应的平衡常数K＝________。

②能说明上述反应达到平衡状态的是________(填字母)。

A．n(CO2)＝2n(N2)

B．混合气体的平均相对分子质量不变

C．气体密度不变

D．容器内气体压强不变

③当NO与CO浓度相等时，体系中NO的平衡转化率与温度、压强的关系如下图所示，则NO的平衡转化率随温度升高而减小的原因是________________________，图中压强(p1、p2、p3)的大小顺序为________________。

答案　(1)283 kJ·mol－1　631.75　(2)2NO2(g)＋4CO(g)===N2(g)＋4CO2(g)　ΔH＝－1 196 kJ·mol－1　(3)①1.875×10－4 mol·L－1·s－1　5 000　②BD　③该反应的正反应放热，升高温度，平衡逆向移动，NO的转化率减小(或正反应放热，温度越高，越不利于反应正向进行，NO的平衡转化率越小)　p1>p2>p3

解析　(1)由①2CO(g)＋O2(g)2CO2(g)　ΔH＝－566.0 kJ·mol－1可知， 2 mol CO完全燃烧放出566.0 kJ的热量，所以1 mol CO完全燃烧放出283 kJ的热量，所以CO的燃烧热为283 kJ·mol－1。若1 mol N2(g)、1 mol O2(g) 分子中化学键断裂时分别需要吸收946 kJ、498 kJ的能量，设1 mol NO(g) 分子中化学键断裂时需吸收的能量为x kJ，由②N2(g)＋O2(g) 2NO(g)　 ΔH＝946 kJ·mol－1＋498 kJ·mol－1 －2x kJ·mol－1＝＋180.5 kJ·mol－1，解之得x＝631.75，所以1 mol NO(g) 分子中化学键断裂时需吸收的能量为631.75 kJ。

(2)①×2－②－③可得：2NO2(g)＋4CO(g)===N2(g)＋4CO2(g)　ΔH＝(－566.0 kJ·mol－1)×2－(＋180.5 kJ·mol－1)－(－116.5 kJ·mol－1)＝－1 196 kJ·mol－1，所以CO将NO2还原为单质的热化学方程式为2NO2(g)＋4CO(g)===N2(g)＋4CO2(g)　ΔH＝－1 196 kJ·mol－1。

(3)①由表中数据可知，前2 s内，NO的变化量为(10.0－2.50)×10－4 mol·L－1＝7.50×10－4 mol·L－1，由N原子守恒可得N2的变化量为3.75×10－4 mol·L－1，所以前2 s内平均反应速率v(N2)＝ mol·L－1＝1.875×10－4mol·L－1·s－1，此温度下，反应在第4 s达平衡状态，各组分的平衡浓度分别为c(NO)＝1.00×10－4 mol·L－1、c(CO)＝2.70×10－3 mol·L－1、c(N2)＝×10－4 mol·L－1＝4.5×10－4 mol·L－1、c(CO2)＝(3.60－2.7)×10－3 mol·L－1＝9.0×10－4 mol·L－1，所以该反应的平衡常数K＝＝＝5 000。

②A项，在反应过程中关系式n(CO2)＝2n(N2) 恒成立，所以不能说明是平衡状态； B项，虽然反应过程中气体的总质量恒不变，但是气体的总物质的量变小，所以混合气体的平均摩尔质量在反应过程中变大，平均相对分子质量也变大，因此当气体的平均相对分子质量不变时，能说明是平衡状态；C项，反应过程中气体的总体积和总质量都不变，所以气体密度不变，因此该说法也不能说明是平衡状态； D项，正反应是气体体积减小的反应，所以反应过程中气体的压强是变量，当容器内气体压强不变时，说明反应达平衡状态。综上所述，能说明上述反应达到平衡状态的是B、D。

③当NO与CO浓度相等时，体系中NO的平衡转化率与温度、压强的关系如图所示，则NO的平衡转化率随温度升高而减小的原因是该反应的正反应放热，升高温度，平衡逆向移动，NO的转化率减小(或正反应放热，温度越高，越不利于反应正向进行，NO的平衡转化率越小)；由反应方程式可知，在相同温度下压强越大，越有利于反应正向进行，则NO的转化率越大，所以图中压强(p1、p2、p3)的大小顺序为p1>p2>p3 。

4．(湖南省高考冲刺预测卷)页岩气是从页岩层中开采出来的一种非常重要的天然气资源，页岩气的主要成分是甲烷，是公认的洁净能源。

(1)页岩气不仅能用作燃料，还可用于生产合成气(CO和H2)。CH4与H2O(g)通入聚焦太阳能反应器，发生反应 CH4(g)＋ H2O(g)===CO(g)＋3H2(g)　ΔH1

已知：

①CH4、H2、CO 的燃烧热(ΔH)分别为－a kJ·mol－1、－b kJ·mol－1、－c kJ·mol－1；

②H2O (l)===H2O(g)　ΔH＝＋d kJ·mol－1

则ΔH1＝__________________(用含字母a、b、c、d的代数式表示)kJ·mol－1。

(2)用合成气生成甲醇的反应：CO(g)＋2H2(g)CH3OH(g)　ΔH2，在10 L恒容密闭容器中按物质的量之比1∶2充入CO和H2，测得CO的平衡转化率与温度和压强的关系如下图所示，200 ℃时n(H2)随时间的变化如下表所示：

①ΔH2________(填“>”“<”或“＝ ”)0。

②写出两条可同时提高反应速率和CO转化率的措施：_________________________

________________________________________________________________________。

③下列说法正确的是________(填字母)。

a．温度越高，该反应的平衡常数越大

b．达平衡后再充入稀有气体，CO的转化率提高

c．容器内气体压强不再变化时，反应达到最大限度

d．图中压强p1<p2

④0～3 min内用CH3OH表示的反应速率v(CH3OH)＝________mol· L－1·min－1。

⑤ 200 ℃时，该反应的平衡常数K＝________。向上述200 ℃达到平衡的恒容密闭容器中再加入2 mol CO、2 mol H2、2 mol CH3OH，保持温度不变，则化学平衡________(填“正向”“逆向”或“不”)移动。

(3)甲烷、氧气和KOH溶液可组成燃料电池。标准状况下通入5.6 L甲烷，测得电路中转移1.2 mol电子，则甲烷的利用率为________。

答案　(1)－a＋3b＋c－d　(2)①<　②增大H2浓度、增大压强　③cd　④(或0.067)　⑤6.25　正向　(3)60%

解析　(1)已知CH4、H2、CO 的燃烧热(ΔH)分别为－a kJ·mol－1、－b kJ·mol－1、－c kJ·mol－1，则有

①CH4(g)＋ 2O2(g)===CO2(g)＋2H2O(l)

ΔH＝－a kJ·mol－1

②H2(g)＋ 1/2O2(g)===H2O(l)

ΔH＝－b kJ·mol－1

③CO(g)＋ 1/2O2(g)===CO2(g)

ΔH＝－c kJ·mol－1

④H2O (l)===H2O(g)　ΔH＝＋d kJ·mol－1

则根据盖斯定律可知①－②×3－③－④即得到反应CH4(g)＋ H2O(g)===CO(g)＋3H2(g)的ΔH1＝(－a＋3b＋c －d) kJ·mol－1。

(2)①随温度的升高CO转化率降低，这说明升高温度平衡向逆反应方向进行，则正反应是放热反应，因此ΔH2<0；②由于正反应是体积减小的放热反应，则可同时提高反应速率和CO转化率的措施为增大H2浓度，增大压强；③升高温度平衡向逆反应方向进行，因此温度越高，该反应的平衡常数越小，a错误；达平衡后再充入稀有气体，反应物浓度不变，CO的转化率不变，b错误；正反应体积减小，则容器内气体压强不再变化时，反应达到最大限度，即达到平衡状态，c正确；正反应体积减小，增大压强平衡向正反应方向进行，CO转化率增大，所以图中压强p1<p2，d正确，答案选c、d；④0～3 min内消耗氢气是4 mol，生成甲醇是2 mol，浓度是0.2 mol·L－1，则用CH3OH表示的反应速率v(CH3OH)＝0.2 mol·L－1÷3 min＝ mol· L－1·min－1；⑤根据方程式可知

　　　　　　　　   CO(g)＋2H2(g)CH3OH(g)

起始浓度( mol·L－1)  0.4     0.8        0

转化浓度( mol·L－1)  0.2     0.4        0.2

平衡浓度( mol·L－1)  0.2     0.4        0.2

所以 200 ℃时，该反应的平衡常数K ＝＝6.25。向上述200 ℃达到平衡的恒容密闭容器中再加入2 mol CO、2 mol H2、2 mol CH3OH，保持温度不变，此时≈2.78＜6.25，所以化学平衡正向移动。

(3)标准状况下通入5.6 L甲烷，甲烷的物质的量是0.25 mol，碳元素化合价从－4价升高到＋4价，则理论上转移0.25 mol×8＝2 mol电子，测得电路中转移1.2 mol电子，则甲烷的利用率为×100%＝60%。