2023届高三化学高考备考一轮复习 第二十三专题 化学反应原理综合 测试题

这是一份2023届高三化学高考备考一轮复习 第二十三专题 化学反应原理综合 测试题，共28页。
(1) TiO2转化为TiCl4有直接氯化法和碳氯化法。在1000℃时反应的热化学方程式及其平衡常数如下：
(ⅰ)直接氯化：
(ⅱ)碳氯化：
①反应的为_______，Kp=_______Pa。
②碳氯化的反应趋势远大于直接氯化，其原因是_______。
③对于碳氯化反应：增大压强，平衡_______移动(填“向左”“向右”或“不”)；温度升高，平衡转化率_______(填“变大”“变小”或“不变”)。
(2)在，将TiO2、C、Cl2以物质的量比1∶2.2∶2进行反应。体系中气体平衡组成比例(物质的量分数)随温度变化的理论计算结果如图所示。
①反应的平衡常数_______。
②图中显示，在平衡时TiO2几乎完全转化为TiCl4，但实际生产中反应温度却远高于此温度，其原因是 。
(3) TiO2碳氯化是一个“气—固—固”反应，有利于“固—固”接触的措施是
。
2． (2022·全国乙卷)油气开采、石油化工、煤化工等行业废气普遍含有的硫化氢，需要回收处理并加以利用。回答下列问题：
(1)已知下列反应的热化学方程式：
①2H2S(g)+3O2(g)＝2SO2(g)+2H2O(g) ΔH1＝－1036kJ/ml
②4H2S(g)+2SO2(g)＝3S2(g)+4H2O(g) ΔH2＝94kJ/ml
③2H2(g)+O2(g)＝2H2O(g) ΔH3＝－484kJ/ml
计算H2S 热分解反应④2H2S(g)＝S2(g)+2H2(g)的 ΔH4=________ kJ/ml。
(2)较普遍采用的H2S处理方法是克劳斯工艺。即利用反应①和②生成单质硫。另一种方法是：利用反应④高温热分解H2S。相比克劳斯工艺，高温热分解方法的优点是 ，缺点是 。
(3)在1470K、100kPa反应条件下，将n(H2S) : n(Ar)＝1:4的混合气进行H2S热分解反应。平衡时混合气中H2S与H2的分压相等，H2S平衡转化率为________，平衡常数Kp=________kPa。
(4)在1373K、100kPa 反应条件下，对于n(H2S) : n(Ar) 分别为 4:1、1:1、1:4、1:9、1:19的H2S—Ar混合气，热分解反应过程中H2S转化率随时间的变化如下图所示。
①n(H2S) : n(Ar) 越小，H2S平衡转化率________，理由是 。
②n(H2S) : n(Ar)＝1:9对应图中曲线____，计算其在0-0.1s之间，H2S分压的平均变化率为___ kPa·s-1。
3． (2022·山东日照模拟)氢能是一种理想的绿色能源，一种太阳能两步法甲烷蒸气重整制氢原理合成示意图如下：
(1)第Ⅰ步：NiFe2O4(s)＋CH4(g)NiO(s)＋2FeO(s)＋CO(g)＋2H2(g) ΔH1＝a kJ·ml－1。总反应可表示为：CH4(g)＋H2O(g)CO(g)＋3H2(g) ΔH2＝b kJ·ml－1。写出第Ⅱ步反应的热化学方程式：______________________________________________________。
(2)实验测得分步制氢比直接利用CH4和H2O(g)反应具有更高的反应效率，原因_____________________。
(3)第Ⅰ、Ⅱ步反应的lg Kp­T图像如下。
由图像可知a________b(填“大于”或“小于”)，1 000 ℃时，第Ⅱ步反应的化学平衡常数K＝________，测得该温度下第Ⅰ步反应平衡时CH4的平衡分压p(CH4)＝4.0 kPa，则平衡混合气体中H2的体积分数为________(保留一位小数)。
(4)第Ⅰ步反应产生的合成气(CO和H2的混合气体)可用于F­T合成(以合成气为原料在催化剂和适当条件下合成碳氢化合物的工艺过程)。合成碳氢化合物时易发生副反应：CO＋H2O(g)CO2＋H2，如图为相同条件下用不同催化剂在不同时间段测得反应体系内CO2的体积分数，据此应选择的催化剂是________(填“Ⅰ”或“Ⅱ”)，选择的依据是______________________________。
4． (2022·东北师大附中模拟)温室气体让地球发烧，倡导低碳生活，是一种可持续发展的环保责任，将CO2应用于生产中实现其综合利用是目前的研究热点。
Ⅰ.在催化作用下由CO2和CH4转化为CH3COOH的反应历程示意图如图。
在合成CH3COOH的反应历程中，下列有关说法正确的是________(填字母)。
a．该催化剂使反应的平衡常数增大
b．CH4―→CH3COOH过程中，有C—H键断裂和C—C键形成
c．生成乙酸的反应原子利用率100%
d．ΔH＝E2－E1
Ⅱ.以CO2、C2H6为原料合成C2H4涉及的主要反应如下：
CO2(g)＋C2H6(g)C2H4(g)＋H2O(g)＋CO(g) ΔH＝＋177 kJ·ml－1(主反应)
C2H6(g)CH4(g)＋H2(g)＋C(s) ΔH＝＋9 kJ·ml－1(副反应)
(1)主反应的反应历程可分为如下两步，反应过程中能量变化如图1所示：
ⅰ.C2H6(g)C2H4(g)＋H2(g) ΔH1＝＋136 kJ·ml－1
ⅱ.H2(g)＋CO2(g)H2O(g)＋CO(g) ΔH2
ΔH2＝________，主反应的决速步骤为________(填“反应ⅰ”或“反应ⅱ”)。
(2)向恒压密闭容器中充入CO2和C2H6，温度对催化剂K­Fe­Mn/Si­2性能的影响如图2所示，工业生产中主反应应选择的温度是________________。
(3)在一定温度下的密闭容器中充入一定量的CO2和C2H6，固定时间测定不同压强下C2H4的产率如图3所示，p1压强下a点反应速率：v(正)________v(逆)。
(4)某温度下，在0.1 MPa恒压密闭容器中充入等物质的量的CO2和C2H4，只发生主反应，达到平衡时C2H4的物质的量分数为20%，该温度下反应的平衡常数Kp＝________(用平衡分压代替平衡浓度计算，分压＝总压×物质的量分数)。
5． (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＝1.0×104 Pa2，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光子。
6．(2021·全国甲卷)二氧化碳催化加氢制甲醇，有利于减少温室气体二氧化碳。回答下列问题：
(1)二氧化碳加氢制甲醇的总反应可表示为：CO2(g)＋3H2(g)===CH3OH(g)＋H2O(g)
该反应一般认为通过如下步骤来实现：
①CO2(g)＋H2(g)===CO(g)＋H2O(g) ΔH1＝＋41 kJ·ml－1
②CO(g)＋2H2(g)===CH3OH(g) ΔH2＝－90 kJ·ml－1
总反应的ΔH＝________kJ·ml－1；若反应①为慢反应，下列示意图中能体现上述反应能量变化的是________(填标号)，判断的理由是___________________________________。
(2)合成总反应在起始物n(H2)/n(CO2)＝3时，在不同条件下达到平衡，设体系中甲醇的物质的量分数为x(CH3OH)，在t＝250 ℃下的x(CH3OH)～p、在p＝5×105 Pa下的x(CH3OH)～t如图所示。
①用各物质的平衡分压表示总反应的平衡常数，表达式Kp＝________；
②图中对应等压过程的曲线是______________，判断的理由是___________________；
③当x(CH3OH)＝0.10时，CO2的平衡转化率α＝______，反应条件可能为______________或______________。
7． (2021·山东临沂高三二模)氮的氧化物是造成大气污染的主要物质。研究它们的反应机理，对于消除环境污染有重要意义。
(1)在一定条件下，向某2 L密闭容器中分别投入一定量的NH3、NO发生反应：4NH3(g)＋6NO(g)5N2(g)＋6H2O(g)，其他条件相同时，在甲、乙两种催化剂的作用下，NO的转化率与温度的关系如图所 示。
①工业上应选择催化剂________(填“甲”或“乙”)。
②M点是否为对应温度下NO的平衡转化率，判断理由是______________________。温度高于210 ℃时，NO转化率降低的原因可能是___________________________________。
(2)已知：NO2(g)＋SO2(g)NO(g)＋SO3(g) ΔH”“lg[Kp2(T)·Kp1(T)]，即K(T′)>K(T)，因此该反应正反应为吸热反应，即ΔH大于0 (4)0.5
解析：(1)红棕色液体，推测为溴单质，因此错过发现的元素是溴(或Br)；(2)由题意玻376.8℃时璃烧瓶中发生两个反应：(s)(s)+(s)+2(g)、Cl2(g)+I2(g)2ICl(g)。(s)(s)+(s)+2(g)的平衡常数，则平衡时p2(Cl2)=，平衡时p(Cl2)=100Pa，设到达平衡时I2(g)的分压减小pkPa，则，376.8℃平衡时，测得烧瓶中压强为，则0.1+20.0+p=32.5，解得p=12.4，则平衡时2p=2×12.4kPa=24.8kPa；则平衡时，I2(g)的分压为(20.0-p)kPa=7.6kPa=7.6×103Pa，24.8kPa=24.8×103Pa，p(Cl2)=0.1kPa=100Pa，因此反应的平衡常数K=；(3)①结合图可知，温度越高，越小，lgKp2越大，即Kp2越大，说明升高温度平衡正向移动，则NOCl分解为NO和反应的大于0；②Ⅰ.Ⅱ.
Ⅰ+Ⅱ得，则K=；该反应的大于0；推理过程如下：设，即，由图可知：则：，即，因此该反应正反应为吸热反应，即大于0；
(4)Ⅰ.Ⅱ.Ⅰ+Ⅱ得总反应为2NOCl+hv=2NO+Cl2，因此2mlNOCl分解需要吸收1ml光子能量，则分解1ml的NOCl需要吸收0.5ml光子。
6.答案：(1)－49 A ΔH1为正值，ΔH2和ΔH为负值，反应①的活化能大于反应②的
(2)①eq \f(pH2O·pCH3OH,p3H2·pCO2) ②b 总反应ΔHm3。
②升高温度，平衡逆向移动，二氧化碳和氢气的含量增大，乙醇、水的含量减小，水的含量是乙醇的3倍，所以曲线b代表乙醇，曲线a代表水，曲线c代表H2，曲线d代表CO2，m＝3，设起始时H2为9 ml，则CO2为3 ml，平衡时C2H5OH为x ml，H2O为3x ml，列三段式：
2CO2(g)＋6H2(g)C2H5OH(g)＋3H2O(g)
起始量/ml 3 9 0 0
变化量/ml 2x 6x x 3x
平衡量/ml 3－2x 9－6x x 3x
9－6x＝3x，解得x＝1，平衡常数Kp＝eq \f(pC2H5OH·p3H2O,c2CO2·c6H2)，p(CO2)＝eq \f(1,8)p，p(H2)＝eq \f(3,8)p，p(C2H5OH)＝eq \f(1,8)p，p(H2O)＝eq \f(3,8)p，Kp＝eq \f(0.125p×0.375p3,0.125p2×0.375p6)。
10.答案：(1)①5∶4 eq \f(202×202,30×30) ②A 该反应为吸热反应，温度越低，平衡常数越小 C C点CO2的体积分数大于相同温度、100 kPa下平衡时的CO2的体积分数，则压强大于100 kPa，A、B点CO2的体积分数小于相同温度、100 kPa下平衡时的CO2的体积分数，则压强小于100 kPa
解析：(1)①初始组成n(CH4)∶n(CO2)＝1∶1，不妨设n(CH4)＝n(CO2)＝1 ml，设T1℃、100 kPa下，平衡时Δn(CH4)＝x ml，列三段式有
CH4(g)＋CO2(g)2CO(g)＋2H2(g)
起始/ml 1 1 0 0
转化/ml x x 2x 2x
平衡/ml 1－x 1－x 2x 2x
据图可知平衡时CO2的体积分数为30%，所以有eq \f(1－x,1－x＋1－x＋2x＋2x)＝30%，解得x＝0.25，所以平衡时气体总物质的量为2 ml＋0.25 ml×2＝2.5 ml，n(平衡时气体)∶n(初始气体)＝2.5 ml∶2 ml＝5∶4；平衡时p(CH4)＝p(CO2)＝100 kPa×eq \f(0.75 ml,2.5 ml)＝30 kPa，p(CO)＝p(H2)＝100 kPa×eq \f(0.5 ml,2.5 ml)＝20 kPa，所以Kp＝eq \f(202×202,30×30)。②该反应焓变大于0，为吸热反应，温度越低，平衡常数越小，所以A点对应的平衡常数最小；该反应为气体系数之和增大的反应，相同温度下，增大压强，平衡逆向移动，CO2的体积分数增大，A、B两点CO2的体积分数均小于相同温度、压强为100 kPa下平衡时CO2的体积分数，说明压强小于100 kPa，而C点大于相同温度、压强为100 kPa下平衡时CO2的体积分数，说明压强大于100 kPa，所以C点压强最大。(2)据图可知，75 min后催化剂目数越大，CH4转化率越大，因为催化剂目数越大，颗粒越小，表面积越大，原料气与催化剂的接触更加充分，反应更完全。