新教材2024高考化学二轮专题复习专题13化学反应原理综合考查模考精练

这是一份新教材2024高考化学二轮专题复习专题13化学反应原理综合考查模考精练，共7页。试卷主要包含了4kJ·ml－1，8ml，0×10－6，0×107Pa，HI的分压为3等内容，欢迎下载使用。

(1)已知下列反应的热化学方程式：
①3O2(g)===2O3(g) K1 ΔH1＝285kJ·ml－1
②2CH4(g)＋O2(g)===2CH3OH(l) K2 ΔH2＝－329kJ·ml－1
反应③CH4(g)＋O3(g)===CH3OH(l)＋O2(g)的ΔH3＝________kJ·ml－1，平衡常数K3＝________(用K1、K2表示)。
(2)电喷雾电离等方法得到的M＋(Fe＋、C＋、Ni＋等)与O3反应可得MO＋。MO＋与CH4反应能高选择性地生成甲醇。分别在300K和310K下(其他反应条件相同)进行反应MO＋＋CH4===M＋＋CH3OH，结果如下图所示。图中300K的曲线是________(填“a”或“b”)。300K、60s时MO＋的转化率为________(列出算式)。
(3)MO＋分别与CH4、CD4反应，体系的能量随反应进程的变化如下图所示(两者历程相似，图中以CH4示例)。
(ⅰ)步骤Ⅰ和Ⅱ中涉及氢原子成键变化的是________(填“Ⅰ”或“Ⅱ”)。
(ⅱ)直接参与化学键变化的元素被替换为更重的同位素时，反应速率会变慢，则MO＋与CD4反应的能量变化应为图中曲线________(填“c”或“d”)。
(ⅲ)MO＋与CH2D2反应，氘代甲醇的产量CH2DOD________CHD2OH(填“＞”“＜”或“＝”)。若MO＋与CHD3反应，生成的氘代甲醇有________种。
2．我国研发了一种新型催化剂，可以通过反应2NO(g)＋2H2(g)⇌N2(g)＋2H2O(g) ΔH达到消除NO污染的效果。
已知：Ⅰ.4NH3(g)＋6NO(g)⇌5N2(g)＋6H2O(g)
ΔH1＝－1808kJ·ml－1；
Ⅱ.N2(g)＋3H2(g)⇌2NH3(g) ΔH2＝－92.4kJ·ml－1。
回答下列问题：
(1)若在密闭容器中同时发生反应Ⅰ和反应Ⅱ，反应Ⅱ对反应Ⅰ中NO的平衡转化率的影响为________(填“增大”“减小”或“无影响”)。
(2)2NO(g)＋2H2(g)⇌N2(g)＋2H2O(g)的ΔH＝________(保留四位有效数字)。
(3)T1℃时，向填充催化剂的10L恒容密闭容器甲中充入2mlNO和2mlH2，发生反应2NO(g)＋2H2(g)⇌N2(g)＋2H2O(g)。10min末反应达到平衡时测得N2的物质的量为0.8ml。
①0～10min内，用NO的浓度变化表示的平均反应速率v(NO)＝________________。
②反应的平衡常数Kc＝________L·ml－1。
③若起始向填充催化剂的10L恒容密闭容器乙中充入1mlNO(g)、1mlH2(g)、2mlN2(g)、2mlH2O(g)。甲、乙容器中平衡时气体压强之比________(填“>”“<”或“＝”)，理由为________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(4)有学者对比了新型催化剂与传统催化剂的催化效果。当固定比例的NO(g)和H2(g)的混合气体，以相同流速分别通过填充有两种催化剂的反应器，测得NO的转化率与温度的关系如图所示。
①新型催化剂优于传统催化剂的理由为________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
②M、N、P、Q四点中一定未达到平衡状态的是________(填字母)。
3．碘及其化合物有着多方面的用途，用化学反应原理研究碘及其化合物有重要意义。回答下列问题：
(1)一碘甲烷(CH3I)热裂解可制取乙烯等低碳烯烃化工原料。一碘甲烷(CH3I)热裂解时主要反应有：
反应Ⅰ 2CH3I(g)⇌C2H4(g)＋2HI(g) ΔH1
反应Ⅱ 3C2H4(g)⇌2C3H6(g) ΔH2
反应Ⅲ 2C2H4(g)⇌C4H8(g) ΔH3＝(298K)
实验测得，反应Ⅰ、Ⅱ的ΔH随温度的变化如图1所示，在体积为1L的密闭容器中，起始投料1mlCH3I(g)，反应温度对平衡体系中乙烯、丙烯和丁烯物质的量分数的影响如图2所示。
①298K时，反应3CH3I(g)⇌C3H6(g)＋3HI(g) ΔH4；ΔH4＝________kJ·ml－1。
②当体系温度高于600K时，乙烯的物质的量分数随温度升高而显著增加的可能原因是
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
③若维持体系温度为715K，CH3I(g)的平衡转化率为________，反应Ⅰ以物质的量分数表示的平衡常数Kx＝________。
(2)研究HI的分解与合成对提高反应Ⅰ中CH3I(g)的平衡转化率有重要意义。T℃，将amlI2(g)和amlH2(g)置于已抽成真空的特制1L密闭容器中，40min时体系达到平衡，体系中存在如下反应关系：
Ⅰ.I2(g)⇌2I(g) Kp1＝2.304
Ⅱ.H2(g)＋I2(g)⇌2HI(g) Kp2
Ⅲ.HI(g)⇌H(g)＋I(g) Kp3＝8.0×10－6
Ⅳ.H2(g)⇌2H(g) Kp4＝1.0×10－9
①则Kp2＝________。
②实验测得平衡体系总压强为5.0×107Pa，HI的分压为3.6×107Pa，H2的分压为7.2×106Pa，已知该反应的正反应速率为v正＝k正·x(H2)·x(I2)，逆反应速率为v逆＝k逆·x2(HI)，其中k正、k逆为速率常数，x为物质的量分数，若k正＝bmin－1，在t＝40min时，v正＝________min－1(用含b的代数式表示)。
4．FeC合金薄带在ArH2OH2气氛中进行脱碳处理是生铁炼钢的新路径，可能涉及的反应如下：
①C＋H2O(g)⇌CO(g)＋H2(g)ΔH1＝akJ·ml－1
②Fe(s)＋H2O(g)⇌H2(g)＋FeO(s)ΔH2＝bkJ·ml－1
③3Fe(s)＋4H2O(g)⇌4H2(g)＋Fe3O4(s)ΔH3＝ckJ·ml－1
④3FeO(s)＋H2O(g)⇌H2(g)＋Fe3O4(s) ΔH4
(1)ΔH4＝________kJ·ml－1(用含字母的代数式表示)；
(2)1103K时，在刚性容器中加入足量Fe和一定量H2O发生反应③，反应前气体总压为p，tmin后达到平衡，此时H2的物质的量分数为0.492。
①该反应的Kp＝________(写出数学计算式)。
②0～tmin，用单位时间内分压变化表示的反应速率vH2O＝________。
(3)为了防止脱碳过程中Fe被H2O氧化，需要通入一定比例H2。
①通入H2能抑制铁被氧化，原因是____________________________________________。
②下图1表示铁元素存在形态与反应温度、水蒸气含量的关系。当pH2O/p(H2＋H2O)＝0.5，反应温度从845K升到1073K，含铁物质发生反应的化学方程式____________________。
(4)对碳的质量分数为4.2%某FeC合金进行脱碳处理，保持其他条件相同，脱碳时间、脱碳后碳的质量分数、脱碳温度的关系如图2所示。
①a点脱碳效率________(填“大于”“小于”或“等于”)b点。
②c点v正________v逆(填“>”“<”或“＝”)，理由是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
模考精练·抓落实
1．解析：(1)根据盖斯定律可知，反应③＝×(②－①)，所以对应ΔH3＝(ΔH2－ΔH1)＝(－329kJ·ml－1－285kJ·ml－1)＝－307kJ·ml－1；根据平衡常数表达式与热化学方程式之间的关系可知，对应化学平衡常数K3＝或；
(2)根据图示信息可知，纵坐标表示－lg[]，即与MO＋的微粒分布系数成反比，与M＋的微粒分布系数成正比。则同一时间段内，b曲线生成M＋的物质的量浓度比a曲线的小，证明化学反应速率慢，又因同一条件下降低温度化学反应速率减慢，所以曲线b表示的是300K条件下的反应；
根据上述分析结合图像可知，300K、60s时－lg[]＝0.1，
则＝10－0.1，利用数学关系式可求出c(M＋)＝(100.1－1)c(MO＋)，根据反应MO＋＋CH4===M＋＋CH3OH可知，生成的M＋即为转化的MO＋，则MO＋的转化率为×100%；
(3)(ⅰ)步骤Ⅰ涉及的是碳氢键的断裂和氢氧键的形成，步骤Ⅱ中涉及碳氧键形成，所以符合题意的是步骤Ⅰ；
(ⅱ)直接参与化学键变化的元素被替换为更重的同位素时，反应速率会变慢，则此时正反应活化能会增大，根据图示可知，MO＋与CD4反应的能量变化应为图中曲线c；
(ⅲ)MO＋与CH2D2反应时，因直接参与化学键变化的元素被替换为更重的同位素时，反应速率会变慢，则单位时间内产量会下降，则氘代甲醇的产量CH2DOD＜CHD2OH；根据反应机理可知，若MO＋与CHD3反应，生成的氘代甲醇可能为CHD2OD和CD3OH，共2种。
答案：(1)－307 或
(2) b ×100%
(3) Ⅰ c ＜ 2
2．解析：(1)反应Ⅱ可以减小N2(g)浓度，同时增大NH3(g)浓度，使反应Ⅰ平衡正向移动，增大NO的平衡转化率。
(2)根据盖斯定律，(Ⅰ＋Ⅱ×2)÷3得，2NO(g)＋2H2(g)⇌N2(g)＋2H2O(g)的ΔH≈－664.3kJ·ml－1。
(3)由题意可得三段式：
①0～10min内，用NO的浓度变化表示的平均反应速率v(NO)＝＝0.016ml·L－1·min－1。
②反应的平衡常数Kc＝＝。
③甲中平衡时气体总物质的量为3.2ml，乙中起始气体总物质的量为6ml，物质的量之比等于压强之比，则甲中平衡时气体压强与乙中起始气体压强之比为。乙中浓度商Qc＝＝80L·ml－1(4)①由图可知，新型催化剂在较低温度下，单位时间内NO的转化率更高，催化效果更好。
②该反应为放热反应，温度升高反应逆向进行，且催化剂不影响平衡，M点为反应正向进行的状态，N、Q点状态可能是达到平衡后，升高温度平衡逆向移动的状态，P点反应达到平衡状态。
答案：(1)增大 (2)－664.3kJ·ml－1
(3)①0.016ml·L－1·min－1 ②800 ③> 甲中平衡气体压强与乙中起始气体压强之比为，乙中浓度商Qc(4)①在较低温度下，单位时间内NO的转化率更高 ②M
3．解析：(1)①反应Ⅰ为分解反应，反应Ⅱ为化合反应，大多数分解反应为吸热反应，大多数化合反应为放热反应，故298K下，ΔH1＝＋80.2kJ·ml－1；ΔH2＝－108kJ·ml－1；根据盖斯定律，反应(Ⅰ×3＋Ⅱ)可得反应3CH3I(g)⇌C3H6(g)＋3HI(g)，故ΔH4＝66.3kJ·ml－1。②反应Ⅰ吸热，反应Ⅱ、Ⅲ放热，升高温度，反应Ⅰ平衡正向移动，反应Ⅱ、Ⅲ平衡逆向移动，三者均使C2H4的平衡物质的量分数增加。③由图可知，715K，平衡时n(C3H6)＝n(C4H8)＝2n(C2H4)，设平衡时n(C2H4)＝x，则n(C3H6)＝n(C4H8)＝2x，n(CH3I)＝y，则由反应Ⅰ守恒可知n(HI)＝1－y，由碳元素守恒得1＝y＋2x＋6x＋8x①，C2H4的物质的量分数为4%，即4%＝②，由①②得x＝，y＝，故CH3I的转化率为×100%＝80%；平衡时n(总)＝1＋5x＝，CH3I的物质的量分数为＝，HI的物质的量分数为＝，则Kx＝＝0.64。
(2)①由盖斯定律可知，Ⅱ＝Ⅰ＋Ⅳ－2Ⅲ，故Kp2＝＝＝36。
②因为压强之比等于物质的量之比，40min达到平衡时，Kp＝，即36＝，故p(I2)＝5×106Pa，故v正＝k正·x(H2)·x(I2)＝b×min－1＝1.44×10－2bmin－1。
答案：(1)①＋66.3 ②反应Ⅰ吸热，反应Ⅱ、Ⅲ放热，升高温度，反应Ⅰ平衡正向移动，反应Ⅱ、Ⅲ平衡逆向移动，三者均使C2H4的平衡物质的量分数增加 ③80% ④0.64 (2)①36 ②1.44×10－2b
4．解析：(1)依据盖斯定律有④＝③－3×②，则ΔH4＝ΔH3－3×ΔH2＝(c－3b) kJ·ml－1。
(2)3Fe(s)＋4H2O(g)⇌4H2(g)＋Fe3O4(s)，反应前后气体分子数不变，压强不变，反应达平衡时总压仍为p，此时氢气的物质的量分数为0.492，则水蒸气的物质的量分数为0.508，氢气分压为0.492p、水蒸气分压为0.508p。
①该反应的Kp＝＝。②0～tmin，用单位时间内分压变化表示的反应速率vH2O＝＝。
(3)①通入H2能抑制铁被氧化，是因为通入氢气能使反应②和③的平衡逆向移动，从而防止铁被氧化。②当＝0.5，反应温度从845K升到1073K，从图示可看出为四氧化三铁转化为氧化亚铁的过程，含铁物质发生反应的化学方程式为：Fe3O4＋H23FeO＋H2O。
(4)①由图示可看出，a点碳的质量分数虽然大于b点，为＝1.52倍，但a点所用时间是b点的，脱碳效率a点大于b点；②相同温度下，反应从30min到50min，碳的质量分数继续下降，说明反应向正方向进行，故c点v正>v逆。
答案：(1)(c－3b)
(2) ① ②
(3)①通入氢气能使反应②和③的平衡逆向移动
②Fe3O4＋H23FeO＋H2O
(4)①大于 ②> 相同温度下，反应从30min到50min，碳的质量分数继续下降，说明反应正向进行，故c点v正>v逆。