高考化学微专题小练习专练44化学反应原理综合题含答案

这是一份高考化学微专题小练习专练44化学反应原理综合题含答案，共10页。

(1)在一定温度下，向体积固定的密闭容器中加入足量的C(s)和1ml H2O(g)，起始压强为0.2 MPa时，发生下列反应生成水煤气：
Ⅰ.C(s)＋H2O(g)⇌CO(g)＋H2(g)ΔH1＝＋131.4 kJ·ml－1
Ⅱ.CO(g)＋H2O(g)⇌CO2(g)＋H2(g)ΔH2＝－41.1 kJ·ml－1
①下列说法正确的是________；
A．平衡时向容器中充入惰性气体，反应Ⅰ的平衡逆向移动
B．混合气体的密度保持不变时，说明反应体系已达到平衡
C．平衡时H2的体积分数可能大于 eq \f(2,3)
D．将炭块粉碎，可加快反应速率
②反应平衡时，H2O(g)的转化率为50%，CO的物质的量为0.1 ml。此时，整个体系________(填“吸收”或“放出”)热量________kJ，反应Ⅰ的平衡常数Kp＝________(以分压表示，分压＝总压×物质的量分数)。
(2)一种脱除和利用水煤气中CO2方法的示意图如下：
①某温度下，吸收塔中K2CO3溶液吸收一定量的CO2后，c(CO eq \\al(\s\up11(2－),\s\d4(3)) )∶c(HCO eq \\al(\s\up11(－),\s\d4(3)) )＝1∶2，则该溶液的pH＝________(该温度下H2CO3的Ka1＝4.6×10－7，Ka2＝5.0×10－11)；
②再生塔中产生CO2的离子方程式为____________________________；
③利用电化学原理，将CO2电催化还原为C2H4，阴极反应式为________________________________。
2．[2021·河北卷(节选)]当今，世界多国相继规划了碳达峰、碳中和的时间节点，因此，研发二氧化碳利用技术、降低空气中二氧化碳含量成为研究热点。
(1)大气中的二氧化碳主要来自于煤、石油及其他含碳化合物的燃烧。已知25 ℃时，相关物质的燃烧热数据如下表：
则25 ℃时H2(g)和C(石墨，s)生成C6H6(l)的热化学方程式为____________________。
(2)雨水中含有来自大气的CO2，溶于水中的CO2进一步和水反应，发生电离：
①CO2(g)⇌CO2(aq)
②CO2(aq)＋H2O(l)⇌H＋(aq)＋HCO eq \\al(\s\up11(－),\s\d4(3)) (aq)
25 ℃时，反应②的平衡常数为K。
溶液中CO2的浓度与其在空气中的分压成正比(分压＝总压×物质的量分数)，比例系数为y ml·L－1·kPa－1，当大气压强为p kPa，大气中CO2(g)的物质的量分数为x时，溶液中H＋浓度为________ ml·L－1(写出表达式，考虑水的电离，忽略HCO eq \\al(\s\up11(－),\s\d4(3)) 的电离)。
(3)105 ℃时，将足量的某碳酸氢盐(MHCO3)固体置于真空恒容容器中，存在如下平衡：
2MHCO3(s) eq \(,\s\up7(△)) M2CO3(s)＋H2O(g)＋CO2(g)
上述反应达平衡时体系的总压为46 kPa。
保持温度不变，开始时在体系中先通入一定量的CO2(g)，再加入足量MHCO3(s)，欲使平衡时体系中水蒸气的分压小于5 kPa，CO2(g)的初始压强应大于________ kPa。
(4)我国科学家研究Li­CO2电池，取得了重大科研成果。回答下列问题：
①Li­CO2电池中，Li为单质锂片，则该电池中的CO2在________(填“正”或“负”)极发生电化学反应。研究表明，该电池反应产物为碳酸锂和单质碳，且CO2电还原后与锂离子结合形成碳酸锂按以下4个步骤进行，写出步骤Ⅲ的离子方程式。
Ⅰ.2CO2＋2e－===C2O eq \\al(\s\up11(2－),\s\d4(4))
Ⅱ.C2O eq \\al(\s\up11(2－),\s\d4(4)) ===CO2＋CO eq \\al(\s\up11(2－),\s\d4(2))
Ⅲ.________________________
Ⅳ.CO eq \\al(\s\up11(2－),\s\d4(3)) ＋2Li＋===Li2CO3
②研究表明，在电解质水溶液中，CO2气体可被电化学还原。
CO2在碱性介质中电还原为正丙醇(CH3CH2CH2OH)的电极反应方程式为________________________。
3．[2021·全国乙卷]一氯化碘(ICl)是一种卤素互化物，具有强氧化性，可与金属直接反应，也可用作有机合成中的碘化剂。回答下列问题：
(1)历史上海藻提碘中得到一种红棕色液体，由于性质相似，Liebig误认为是ICl，从而错过了一种新元素的发现。该元素是________。
(2)氯铂酸钡(BaPtCl6)固体加热时部分分解为BaCl2、Pt和Cl2，376.8 ℃时平衡常数K′p＝1.0×104Pa2。在一硬质玻璃烧瓶中加入过量BaPtCl6，抽真空后，通过一支管通入碘蒸气(然后将支管封闭)。在376.8 ℃，碘蒸气初始压强为20.0 kPa。376.8 ℃平衡时，测得烧瓶中压强为32.5 kPa，则pICl＝________kPa，反应2ICl(g)===Cl2(g)＋I2(g)的平衡常数K＝________(列出计算式即可)。
(3)McMrris测定和计算了在136～180 ℃范围内下列反应的平衡常数Kp ：
2NO(g)＋2ICl(g)⇌2NOCl(g)＋I2(g) Kp1
2NOCl(g)⇌2NO(g)＋Cl2(g) Kp2
得到lg Kp1～ eq \f(1,T) 和lg Kp2～ eq \f(1,T) 均为线性关系，如下图所示：
①由图可知，NOCl分解为NO和Cl2反应的ΔH________0(填“大于”或“小于”)。
②反应2ICl(g)===Cl2(g)＋I2(g)的K＝________(用Kp1、Kp2表示)；该反应的ΔH________0(填“大于”或“小于”)，写出推理过程________________________________________________________________________。
(4)Kistiakwsky曾研究了NOCl光化学分解反应，在一定频率(ν)光的照射下机理为：
NOCl＋hν―→NOCl*
NOCl＋NOCl*―→2NO＋Cl2
其中hν表示一个光子能量，NOCl*表示NOCl的激发态。可知，分解1 ml的NOCl需要吸收________ml的光子。
4．[2022·浙江卷1月(节选)]工业上，以煤炭为原料，通入一定比例的空气和水蒸气，经过系列反应可以得到满足不同需求的原料气。
请回答：
(1)在C和O2的反应体系中：
反应1 C(s)＋O2(g)===CO2(g) ΔH1＝－394 kJ·ml－1
反应2 2CO(g)＋O2(g)===2CO2(g) ΔH2＝－566 kJ·ml－1
反应3 2C(s)＋O2(g)===2CO(g) ΔH3
①设y＝ΔH－TΔS，反应1、2和3的y随温度T的变化关系如图1所示。图中对应于反应3的线条是_________________________________________________________________。
②一定压强下，随着温度的升高，气体中CO与CO2的物质的量之比________。
A．不变 B．增大
C．减小 D．无法判断
(2)水煤气反应：C(s)＋H2O(g)===CO(g)＋H2(g) ΔH＝131 kJ·ml－1。工业生产水煤气时，通常交替通入合适量的空气和水蒸气与煤炭反应，其理由是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
专练44 化学反应原理综合题
1．(1)①BD ②吸收 31.2 0.02 MPa
(2)①10 ②2HCO eq \\al(\s\up11(－),\s\d4(3)) eq \(=====,\s\up7(△)) H2O＋CO2↑＋CO eq \\al(\s\up11(2－),\s\d4(3))
③2CO2＋12H＋＋12e－===C2H4＋4H2O
解析：(1)①平衡时向容器中充入惰性气体，各物质浓度不变，反应Ⅰ的平衡不移动，A错误；C(s)在反应过程中转化成气体，气体质量增大，使气体密度增大，直至反应达到平衡，B正确；由Ⅰ＋Ⅱ得C(s)＋2H2O(g)⇌CO2(g)＋2H2(g)，当该反应进行到底时，H2的体积分数为 eq \f(2,3) ，但可逆反应不可能进行到底，故C错误；将炭块粉碎，增大了炭与水蒸气的接触面积，可加快反应速率，D正确。②设反应达到平衡时，反应Ⅰ消耗x ml H2O(g)、反应Ⅱ消耗y ml H2O(g)，由题中信息可得：
Ⅰ.C(s)＋H2O(g)⇌CO(g)＋H2(g)
起始量/ml: 1 0 0
变化量/ml: xxx
Ⅱ.CO(s)＋H2O(g)⇌CO2(g)＋H2(g)
变化量/ml: yyyy
平衡量/ml: x－y 1－x－yyx＋y
则x＋y＝50%×1、x－y＝0.1，解得x＝0.3、y＝0.2，故整个体系的热量变化为＋131.4 kJ·ml－1×0.3 ml－41.1 kJ·ml－1×0.2 ml＝＋31.2 kJ(吸收热量)。平衡时气体总物质的量是1.3 ml，总压强为0.26 MPa，故反应Ⅰ的平衡常数Kp＝ eq \f(p（CO）·p（H2）,p（H2O）) ＝ eq \f(\f(0.1,1.3)×0.26 MPa×\f(0.5,1.3)×0.26 MPa,\f(0.5,1.3)×0.26 MPa) ＝0.02 MPa。
(2)①由Ka2＝ eq \f(c（CO eq \\al(\s\up1(2－),\s\d1(3)) ）·c（H＋）,c（HCO eq \\al(\s\up1(－),\s\d1(3)) ）) ＝5.0×10－11、c(CO eq \\al(\s\up11(2－),\s\d4(3)) )∶c(HCO eq \\al(\s\up11(－),\s\d4(3)) )＝1∶2，可得c(H＋)＝1.0×10－10ml·L－1，pH＝－lg c(H＋)＝10。②再生塔中产生CO2的同时生成K2CO3，说明KHCO3在水蒸气加热条件下发生分解反应。③由题意知，CO2在阴极得到电子生成C2H4，图中质子交换膜提示有H＋参与反应，故阴极反应式为2CO2＋12H＋＋12e－===C2H4＋4H2O。
2．(1)3H2(g)＋6C(石墨，s)===C6H6(l) ΔH＝＋49.1 kJ·ml－1
(2) eq \r(Kypx)
(3)100.8
(4)①正 2CO eq \\al(\s\up11(2－),\s\d4(2)) ＋CO2===2CO eq \\al(\s\up11(2－),\s\d4(3)) ＋C ②3CO2＋18e－＋13H2O===CH3CH2CH2OH＋18OH－
解析：(1)由题给燃烧热数据可得，①H2(g)＋ eq \f(1,2) O2(g)===H2O(l) ΔH1＝－285.8 kJ·ml－1，②C(石墨，s)＋O2(g)===CO2(g) ΔH2＝－393.5 kJ·ml－1，③C6H6(l)＋ eq \f(15,2) O2(g)===6CO2(g)＋3H2O(l) ΔH3＝－3 267.5 kJ·ml－1，根据盖斯定律，目标方程式可由3×①＋6×②－③得到，其ΔH＝(－285.8 kJ·ml－1)×3＋(－393.5 kJ·ml－1)×6－(－3 267.5 kJ·ml－1)＝＋49.1 kJ·ml－1，故H2(g)与C(石墨，s)生成C6H6(l)的热化学方程式为3H2(g)＋6C(石墨，s)===C6H6(l) ΔH＝＋49.1 kJ·ml－1。(2)溶液中CO2的浓度与其在空气中的分压成正比，比例系数为y ml·L－1·kPa－1，因此当大气压强为p kPa，大气中CO2(g)的物质的量分数为x时，溶液中CO2(aq)浓度为ypx ml·L－1。设溶液中H＋浓度为a ml·L－1，由反应②CO2(aq)＋H2O(l)===H＋(aq)＋HCO eq \\al(\s\up11(－),\s\d4(3)) (aq)，可得c(HCO eq \\al(\s\up11(－),\s\d4(3)) )＝c(H＋)＝a ml·L－1，c[CO2(aq)]＝ypx ml·L－1，则K＝ eq \f(a2,ypx) ，解得a＝ eq \r(Kypx) 。(3)平衡体系总压为46 kPa，则由2MHCO3(s) eq \(,\s\up7(△)) M2CO3(s)＋H2O(g)＋CO2(g)可得p(H2O)＝p(CO2)＝23 kPa，Kp＝23×23。若保持温度不变，设开始先通入CO2的压强为x kPa，平衡时水蒸气分压为5 kPa时，可列“三段式”：
2MHCO3(s) eq \(,\s\up7(△)) M2CO3(s)＋H2O(g)＋CO2(g)
起始/kPa 0 x
转化/kPa 5 5
平衡/kPa 5 5＋x
Kp＝23×23＝5×(5＋x)，解得x＝100.8，故为使平衡时水蒸气分压小于5 kPa，CO2(g)初始压强应大于100.8 kPa。(4)Li­CO2电池的总反应式为4Li＋3CO2===2Li2CO3＋C。①电池中，锂为负极，CO2在正极发生电化学反应，由电池总反应式可得正极反应为3CO2＋4e－＋4Li＋===2Li2CO3＋C；结合步骤Ⅰ、Ⅱ、Ⅳ，可得步骤Ⅲ的离子方程式为2CO eq \\al(\s\up11(2－),\s\d4(2)) ＋CO2===2CO eq \\al(\s\up11(2－),\s\d4(3)) ＋C。②介质呈碱性，应用OH－配平，CO2在碱性介质中电还原为正丙醇，电极反应方程式为3CO2＋18e－＋13H2O===CH3CH2CH2OH＋18OH－。
3．(1)溴(或Br)
(2)24.8 eq \f(100×（20.0×103－12.4×103）,（24.8×103）2)
(3)①大于 ②Kp1·Kp2 大于
设T′>T，即 eq \f(1,T′) < eq \f(1,T) ，由图可知：
lg Kp2(T′)－lg Kp2(T)>|lg Kp1(T′)－lg Kp1(T)|＝lg Kp1(T)－lg Kp1(T′)
则lg [Kp2(T′)·Kp1(T′)]>lg [Kp2(T)·Kp1(T)]，K(T′)>K(T)
(4)0.5
解析：(1)根据题给信息“得到一种红棕色液体”，且含有一种新元素，结合卤素的性质，可知所得液体中含有的新元素应为溴(或Br)。(2)结合BaPtCl6(s)⇌BaCl2(s)＋Pt(s)＋2Cl2(g)可得376.8 ℃时K′p＝1.0×104 Pa2＝p2(Cl2)，则平衡时p(Cl2)＝ eq \r(1.0×104) Pa＝1.0×102 Pa＝0.1 kPa。相同温度、相同容积下，气体物质的量之比等于压强之比，设平衡时I2减小的压强为x kPa，根据三段式法得
I2(g) ＋ Cl2(g)⇌2ICl(g)
起始压强/(kPa): 20.0 0
转化压强/(kPa): xx2x
平衡压强/(kPa): 20.0－x 0.1 2x
根据平衡时总压强为32.5 kPa得(20.0－x)＋0.1＋2x＝32.5，解得x＝12.4，则平衡时pICl＝12.4 kPa×2＝24.8 kPa。结合上述分析可知反应2ICl(g)===I2(g)＋Cl2(g)的平衡常数K＝ eq \f(p（Cl2）×p（I2）,p2（ICl）) ＝ eq \f(100×（20.0×103－12.4×103）,（24.8×103）2) [或 eq \f(0.1×（20.0－12.4）,24.82) ]。(3)①结合图像lg Kp2～ eq \f(1,T) ×103可知，随横坐标逐渐增大，即温度逐渐降低，lg Kp2逐渐减小，即平衡逆向移动，说明该反应的正反应为吸热反应，即ΔH大于0。②结合题中信息可知Kp1＝ eq \f(p2（NOCl）×p（I2）,p2（NO）×p2（ICl）) 、Kp2＝ eq \f(p2（NO）×p（Cl2）,p2（NOCl）) ，故反应2ICl(g)⇌I2(g)＋Cl2(g)的平衡常数K＝ eq \f(p（Cl2）×p（I2）,p2（ICl）) ＝Kp1·Kp2。设T′>T，即 eq \f(1,T′) < eq \f(1,T) ，据图可知lg Kp2(T′)－lg Kp2(T)>|lg Kp1(T′)－lg Kp1(T)|＝lg Kp1(T)－lg Kp1(T′)，则lg Kp2(T′)＋lg Kp1(T′)>lg Kp2(T)＋lg Kp1(T)，即lg [Kp2(T′)·Kp1(T′)]>lg [Kp2(T)·Kp1(T)]，故K(T′)>K(T)，由此可判断出2ICl(g)⇌I2(g)＋Cl2(g)为吸热反应，即ΔH大于0。(4)结合在光的照射下NOCl分解的反应机理可得，总反应为2NOCl＋hν―→2NO＋Cl2，可知分解1 ml NOCl时需吸收0.5 ml光子。
4．(1)①a ②B
(2)水蒸气与煤炭反应吸热，氧气与煤炭反应放热，交替通入空气和水蒸气有利于维持体系热量平衡，保持较高温度，有利于加快化学反应速率，同时交替通入空气和水蒸气，还可以起到稀释作用，有利于水煤气反应平衡向右移动，提高水煤气得产率
解析：(1)①由已知方程式：(2×反应1－反应2)可得反应3，结合盖斯定律得：ΔH3＝2ΔH1－ΔH2＝[2×(－394)－(－566)] kJ·ml－1＝－222 kJ·ml－1，反应1前后气体分子数不变，升温y不变，对应线条b，升温促进反应2平衡逆向移动，气体分子数增多，熵增，y值增大，对应线条c，升温促进反应3平衡逆向移动，气体分子数减少，熵减，y值减小，对应线条a，故此处填a；
②温度升高，三个反应平衡均逆向移动，由于反应2焓变绝对值更大，故温度对其平衡移动影响程度大，故CO2物质的量减小，CO物质的量增大，所以CO与CO2物质的量比值增大。
(2)由于水蒸气与煤炭反应吸热，会引起体系温度的下降，从而导致反应速率变慢，不利于反应的进行，通入空气，利用煤炭与O2反应放热从而维持体系温度平衡，维持反应速率，同时交替通入空气和水蒸气，还可以起到稀释作用，有利于水煤气反应平衡向右移动，提高水煤气得产率。物质
H2(g)
C(石墨，s)
C6H6(l)
燃烧热
ΔH(kJ·ml－1)
－285.8
－393.5
－3 267.5