2025年高考化学二轮复习专练 大单元主观题突破4 （通用版，含解析）

这是一份2025年高考化学二轮复习专练 大单元主观题突破4 （通用版，含解析），共21页。试卷主要包含了0 kJ·ml-1，5 kJ·ml-1，9 kJ·ml-1，丙烯腈是一种重要的化工原料，1 kJ·ml-1，8　10等内容，欢迎下载使用。
Ⅰ.一定条件下,用CH4催化还原可消除NO污染。
已知:
①CH4(g)+2NO2(g)N2(g)+CO2(g)+2H2O(g) ΔH=-865.0 kJ·ml-1
②2NO(g)+O2(g)2NO2(g) ΔH=-112.5 kJ·ml-1
(1)N2和O2完全反应,每生成2.24 L(标准状况)NO时,吸收8.9 kJ的热量,则CH4(g)+4NO(g)2N2(g)+CO2(g)+2H2O(g) ΔH= kJ·ml-1;一定温度下,往一容积不变的密闭容器中加入适量的CH4和NO,下列条件能判断该反应到达平衡状态的有 (填字母)。
A.混合气体的平均相对分子质量不变
B.v消耗(NO)=4v消耗(CO2)
C.单位时间里有4n ml C—H断开同时有4n ml O—H断开
D.混合气体的压强不变
混合气体的密度不变
(2)将2 ml NO(g)、1 ml O2(g)和2 ml He(g)通入反应器,在温度T、压强p条件下进行反应②和2NO2(g)N2O4(g)。平衡时,若O2、NO2与N2O4三者的物质的量相等,则NO转化率为 ,反应②平衡常数Kp= (用含p的代数式表示)。
Ⅱ.利用如图所示原理去除NO:
(3)基态N原子中,电子占据的最高能级为 能级,该能级轨道的形状为 ;电解池中阴极反应式为 。
(4)A口每产生224 mL O2(体积已换算成标准状况,不考虑O2的溶解),可处理NO的物质的量为 ml。
2.(13分)(2024·皖豫名校联盟一模)甲醇是重要的化工原料之一,也可用作燃料,利用合成气(主要成分为CO、CO2和H2)可以合成甲醇,涉及的反应如下:
反应ⅰ:CO(g)+2H2(g)CH3OH(g) ΔH1
反应ⅱ:CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g) ΔH2=-49.9 kJ·ml-1
反应ⅲ:CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g) ΔH3=+41.6 kJ·ml-1
请回答下列问题:
(1)在某催化剂作用下,反应ⅰ的反应历程如图所示(图中数据表示微粒数目以及微粒的相对总能量,*表示吸附在催化剂上):
①反应ⅰ在 (填“较低”或“较高”)温度下才能自发进行。
②结合反应历程,写出反应ⅰ中生成甲醇的决速步骤的反应方程式: 。
③m= (计算结果保留两位有效数字,已知1 eV=1.6×10-22 kJ)。
(2)反应ⅰ的Arrhenius经验公式Rlnk=-EaT+C(Ea为活化能,k为速率常数,R和C均为常数,T为温度),实验数据如图中曲线M所示。当改变外界条件时,实验数据如图中曲线N所示,则实验可能改变的外界条件是 。
(3)将一定量的CO2(g)和H2(g)充入密闭容器中并加入合适的催化剂,只发生反应ⅱ和ⅲ。相同温度下,在不同压强下测得CO2的平衡转化率、CH3OH(g)的选择性[n(CH3OH)n(CH3OH)+n(CO)×100%]和CO的选择性[n(CO)n(CH3OH)+n(CO)×100%]随压强的变化曲线如图所示。
图中表示CO2的平衡转化率的曲线是 (填“m”“n”或“p”),简述判断方法: 。
(4)有研究认为,在某催化剂作用下反应ⅱ先后通过反应ⅲ、ⅰ来实现。保持温度T不变,向一恒容密闭容器中充入4 ml CO2和8 ml H2,在该催化剂作用下发生反应,经5 min达到平衡,测得H2O(g)的物质的量为3 ml,起始及达平衡时容器的总压强分别为1.5a kPa、a kPa,则从开始到平衡用H2分压表示的平均反应速率为 kPa·min-1(用含a的式子表示,下同,分压=总压×物质的量分数);反应ⅱ的压强平衡常数Kp= (kPa)-2(Kp为用分压代替浓度计算的平衡常数)。
3.(15分)(2024·湖南卷)丙烯腈(CH2CHCN)是一种重要的化工原料。工业上以N2为载气,用TiO2作催化剂生产CH2CHCN的流程如下。
已知:①进料混合气进入两釜的流量恒定,两釜中反应温度恒定;
②反应釜Ⅰ中发生的反应为
ⅰ:HOCH2CH2COOC2H5(g)CH2CHCOOC2H5(g)+H2O(g) ΔH1
③反应釜Ⅱ中发生的反应为
ⅱ:CH2CHCOOC2H5(g)+NH3(g)CH2CHCONH2(g)+C2H5OH(g) ΔH2
ⅲ:CH2CHCONH2(g)CH2CHCN(g)+H2O(g) ΔH3
④在此生产条件下,酯类物质可能发生水解。
回答下列问题。
(1)总反应HOCH2CH2COOC2H5(g)+NH3(g)CH2CHCN(g)+C2H5OH(g)+2H2O(g) ΔH= (用含ΔH1、ΔH2和ΔH3的代数式表示)。
(2)进料混合气中n(HOCH2CH2COOC2H5)∶n(C2H5OH)=1∶2,出料中四种物质
(CH2CHCOOC2H5、CH2CHCN、C2H5OH、H2O)的流量(单位时间内出料口流出物质的物质的量)随时间变化关系如图。
①表示CH2CHCN的曲线是 (填“a”“b”或“c”)。
②反应釜Ⅰ中加入C2H5OH的作用是 。
③出料中没有检测到CH2CHCONH2的原因是 。
④反应11 h后,a、b、c曲线对应物质的流量逐渐降低的原因是 。
(3)催化剂TiO2再生时会释放CO2,可用氨水吸收获得NH4HCO3。现将一定量的NH4HCO3固体(含0.72 g水)置于密闭真空容器中,充入CO2和NH3,其中CO2的分压为100 kPa,在27 ℃下进行干燥。为保证NH4HCO3不分解,NH3的分压应不低于 kPa[已知p(H2O)=2.5×102 kPa·ml-1×n(H2O),NH4HCO3分解的平衡常数Kp=4×104( kPa)3]。
(4)以CH2CHCN为原料,稀硫酸为电解液,Sn作阴极,用电解的方法可制得Sn(CH2CH2CN)4,其阴极反应式为 。
4.(15分)(2024·江苏南京一模)“碳中和”目标如期实现的关键技术之一是CO2的资源化再利用。
(1)氨的饱和食盐水捕获CO2是其利用的方法之一,反应原理为:NaCl(aq)+NH3(g)+CO2(g)+H2O(l)NaHCO3(s)+NH4Cl(aq)。该反应常温下能自发进行的原因是
。
(2)XO基掺杂Na2CO3形成XO-Na2CO3(X=Mg、Ca、Cd等),能用于捕获CO2,原理如图所示。已知阳离子电荷数越高、半径越小,阴离子越易受其影响而分解。
①X=Ca时,再生的化学方程式为 。
②X=Mg相比X=Ca,其优点有 。
(3)催化电解吸收CO2的KOH溶液可将CO2转化为有机物。
①HCO3-在阴极放电生成CH3COO-的电极反应式为 。
②碱性溶液有利于抑制阴极上副产物的产生,该副产物的化学式为 。
(4)在催化剂作用下,以CO2和H2为原料合成CH3OH,主要反应为:
反应Ⅰ:CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g) ΔH1=-49 kJ·ml-1
反应Ⅱ:CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g) ΔH2=+41 kJ·ml-1
保持压强3 MPa,将起始n(CO2)∶n(H2)=1∶3的混合气体匀速通过装有催化剂的反应管,测得出口处CO2的转化率和甲醇的选择性[n生成(CH3OH)n反应(CO2)×100%]与温度的关系如图1、图2所示。
①随着温度的升高,CO2转化率增大、但甲醇选择性降低的原因是 。
②假设定义催化剂催化效率η=n生成(CH3OH)n投入(CO2)×100%,计算340 ℃时三种催化剂的催化效率之比η(In2O3)∶η(Mg/In2O3)∶η(Mn/In2O3)= (写出计算过程)。
5.(15分)(2024·全国甲卷)甲烷转化为多碳化合物具有重要意义。一种将甲烷溴化再偶联为丙烯(C3H6)的研究所获得的部分数据如下。回答下列问题:
(1)已知如下热化学方程式:
CH4(g)+Br2(g)CH3Br(g)+HBr(g) ΔH1=-29 kJ·ml-1
3CH3Br(g)C3H6(g)+3HBr(g) ΔH2=+20 kJ·ml-1
计算反应3CH4(g)+3Br2(g)C3H6(g)+6HBr(g)的ΔH= kJ·ml-1。
(2)CH4与Br2反应生成CH3Br,部分CH3Br会进一步溴化。将8 mml CH4和8 mml Br2通入密闭容器,平衡时,n(CH4)、n(CH3Br)与温度的关系见下图(假设反应后的含碳物质只有CH4、CH3Br和CH2Br2)。
(ⅰ)图中CH3Br的曲线是 (填“a”或“b”)。
(ⅱ)560 ℃时,CH4的转化率α= ,n(HBr)= mml。
(ⅲ)560 ℃时,反应CH3Br(g)+Br2(g)CH2Br2(g)+HBr(g)的平衡常数K= 。
(3)少量I2可提高生成CH3Br的选择性。500 ℃时,分别在有I2和无I2的条件下,将8 mml CH4和8 mml Br2通入密闭容器,溴代甲烷的物质的量(n)随时间(t)的变化关系见下图。
(ⅰ)在11~19 s之间,有I2和无I2时CH3Br的生成速率之比v(有I2)v(无I2)= 。
(ⅱ)从图中找出I2提高了CH3Br选择性的证据: 。
(ⅲ)研究表明,I2参与反应的可能机理如下:
①I2(g)·I(g)+·I(g)
②·I(g)+CH2Br2(g)IBr(g)+·CH2Br(g)
③·CH2Br(g)+HBr(g)CH3Br(g)+·Br(g)
④·Br(g)+CH4(g)HBr(g)+·CH3(g)
⑤·CH3(g)+IBr(g)CH3Br(g)+·I(g)
⑥·I(g)+·I(g)I2(g)
根据上述机理,分析I2提高CH3Br选择性的原因: 。
6.(14分)(2024·安徽卷)乙烯是一种用途广泛的有机化工原料。由乙烷制乙烯的研究备受关注。回答下列问题:
【乙烷制乙烯】
(1)C2H6氧化脱氢反应:
2C2H6(g)+O2(g)2C2H4(g)+2H2O(g) ΔH1=-209.8 kJ·ml-1
C2H6(g)+CO2(g)C2H4(g)+H2O(g)+CO(g) ΔH2=+178.1 kJ·ml-1
计算:2CO(g)+O2(g)2CO2(g) ΔH3= kJ·ml-1
(2)C2H6直接脱氢反应为C2H6(g)C2H4(g)+H2(g) ΔH4,C2H6的平衡转化率与温度和压强的关系如图所示,则ΔH4 (填“>”“