高考化学二轮复习 反应原理综合题专题卷.docx
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高考化学二轮复习反应原理综合题专题卷
专题跟踪检测（九）反应原理综合题
卷——基础保分练
1．（2018·福州质检）金属钒（V）及其化合物有着广泛的用途。
请回答以下问题：
（1）钒在溶液中的主要聚合状态与溶液的pH关系如图1所示。
V2O中V元素的化合价是________，请写出溶液中VO转化为V2O的离子方程式：
____________________
________________。
（2）“弱碱性铵盐沉钒法”原理是在含有钒元素的溶液中加入铵盐后形成NH4VO3沉淀，图2是在工业生产中不同pH环境下沉钒率的测定值。
实际工业生产中常选择pH＝7.5为沉钒的最佳条件，当pH超过8.0时沉钒率降低，其原因是溶液中的VO转化为V2O、________________________。
（请另写出一点原因）
（3）NH4VO3在高温下分解产生的V2O5可作为硫酸工业中2SO2（g）＋O2（g）2SO3（g） ΔH＝p的催化剂，其催化原理如图3所示。
①过程a和过程b的热化学方程式为V2O5（s）＋SO2（g）V2O4（s）＋SO3（g） ΔH＝q；
V2O4（s）＋O2（g）＋2SO2（g）2VOSO4（s） ΔH＝r。
请写出过程c的热化学方程式：
__________________________________________
________________________________________________________________________。
②T℃下，反应：
2SO3（g）2SO2（g）＋O2（g） ΔH＞0中SO3的转化率（α）与体系总压强（p）的关系如图4所示。
T℃下，将2molSO3置于10L密闭容器中，反应达到平衡后，体系总压强为0.10MPa。
B点的化学平衡常数的值是________。
（4）全钒液流电池是一种可充电电池，装置如图5所示。
若在放电过程中有H＋从A池移向B池，则：
①放电过程中，起负极作用的是________池。
（填“A”或“B”）
②充电过程中，阳极反应式为___________________________________________。
解析：
（1）设V2O中V元素的化合价是x，则2x－2×7＝－4，解得x＝＋5。
溶液中
VO转化为V2O，V的化合价不变，离子方程式为2VO＋2OH－V2O＋H2O。
（2）沉钒原理为加入铵盐后形成NH4VO3沉淀，当pH超过8.0时，NH容易转化为NH3·H2O，沉钒率降低。
（3）①根据盖斯定律，由总的热化学方程式2SO2（g）＋O22SO3（g） ΔH＝p减去过程a、过程b的热化学方程式，可得过程c的热化学方程式为2VOSO4（s）V2O5（s）＋SO3（g）＋SO2（g）ΔH＝p－q－r。
②反应达到平衡后，体系总压强为0.10MPa，则A点为平衡点，此时SO3的转化率为20%，则达平衡时SO3为1.6mol，SO2为0.4mol，O2为0.2mol，A点化学平衡常数K＝＝＝0.00125。
B点与A点温度相同，化学平衡常数相等。
（4）①根据原电池工作时阳离子向正极移动及“放电过程中H＋从A池移向B池”知，A池起负极作用，B池起正极作用。
②充电过程的阳极反应与放电过程的正极反应互为逆反应，由图可知，放电时正极上发生还原反应，VO转化为VO2＋，则充电过程中，阳极上发生氧化反应，VO2＋转化为VO，阳极反应式为VO2＋－e－＋H2O===VO＋2H＋。
答案：
（1）＋5 2VO＋2OH－V2O＋H2O
（2）pH过大，溶液中的NH会转化为NH3·H2O（合理即可）
（3）①2VOSO4（s）V2O5（s）＋SO3（g）＋SO2（g） ΔH＝p－q－r
②0.00125
（4）①A ②VO2＋－e－＋H2O==VO＋2H＋
2．综合利用CO2、CO对构建低碳社会有重要意义。
Ⅰ.一定温度下（T1＜T2），在三个体积均为2.0L的恒容密闭容器中发生反应CO（g）＋2H2（g）CH3OH（g），3min后反应达到平衡。
反应过程中涉及的数据如表所示：
编号容器
温度/℃
起始时物质的量/mol
平衡时物质的量/mol
CO（g）
H2（g）
CH3OH（g）
①
T1
0.2
0.4
0.18
②
T1
0.4
0.8
③
T2
0.2
0.4
0.16
（1）容器①中，平衡时CO的浓度为________mol·L－1。
3min内用H2表示的平均反应速率为________mol·L－1·min－1。
（2）T2℃时，该反应的平衡常数为________。
该反应为________（填“放热”或“吸热”）反应。
（3）容器②中，平衡时CH3OH（g）的物质的量________（填“大于”“小于”或“等于”）0.36mol。
（4）下列选项中，能说明该反应已经达到平衡状态的是________（填字母）。
a．容器中气体密度不再变化
b．气体平均相对分子质量不再变化
c．CH3OH（g）浓度不再变化
d．消耗1molCO的同时生成1molCH3OH（g）
（5）下列选项中，能提高CO转化率的有________（填字母）。
a．加压 b．增大c（H2）
c．加入合适的催化剂d．升高温度
（6）若T2℃时向容器③中充入0.2molCO、0.2molH2、0.5molCH3OH（g），反应将向________（填“正”或“逆”）反应方向进行。
Ⅱ.利用H2和CO2在一定条件下可以合成乙烯：
6H2＋2CO2CH2===CH2＋4H2O。
（7）已知：
4.4gCO2与H2完全转化为CH2==CH2和H2O（g）共放出6.39kJ的热量，写出该反应的热化学方程式：
___________________________________________________。
（8）温度对CO2的转化率及催化剂的催化效率的影响如图所示。
①下列有关说法不正确的是________（填字母）。
a．N点对应的反应速率最大
b．250℃时，催化剂的催化效率最高
c．其他条件相同时，M点对应的乙烯的产量比N点的高
②若在密闭容器中充入体积比为3∶1的H2和CO2，M点对应的产物CH2===CH2的体积分数为________%（保留两位有效数字）。
解析：
（1）由题意知，生成0.18molCH3OH（g），需消耗0.18molCO，故平衡时CO的浓度为＝0.01mol·L－1，v（CH3OH）＝＝0.03mol·L－1·min－1，v（H2）＝2v（CH3OH）＝0.06mol·L－1·min－1。
（2） CO（g）＋2H2（g）CH3OH（g）
起始/（mol·L－1）0.10.20
转化/（mol·L－1）0.080.160.08
平衡/（mol·L－1）0.020.040.08
则K＝＝2500。
容器③和容器①相比，温度升高，平衡时CH3OH（g）的物质的量减小，相当于温度升高平衡逆向移动，故该反应为放热反应。
（3）假设平衡不发生移动，则平衡时容器②中CH3OH（g）的物质的量为0.18mol×2＝0.36mol，但容器②中压强较大，平衡正向移动，CH3OH（g）的物质的量增大，故容器②中，平衡时CH3OH（g）的物质的量大于0.36mol。
（4）气体的质量和体积恒定，气体的密度始终不变，a项错误；气体的总质量不变，总物质的量减小，故平均相对分子质量不变时，反应达到平衡状态，b项正确；CH3OH（g）浓度不变时，反应达到平衡状态，c项正确；消耗1molCO和生成1mol
CH3OH（g）都表示反应向正反应方向进行，不能判断反应是否达到平衡状态，d项错误。
（5）a、b项使平衡正向移动，CO转化率增大；c项使平衡不发生移动，CO转化率不变；d项使平衡逆向移动，CO转化率减小。
（6）Q＝＝250＜K，反应向正反应方向进行。
（7）4.4gCO2的物质的量为0.1mol，与H2完全反应转化为CH2==CH2和H2O（g）放出6.39kJ的热量，则2molCO2与H2完全反应转化为CH2===CH2和H2O（g）放出的热量为6.39kJ×20＝127.8kJ，故热化学方程式为6H2（g）＋2CO2（g）CH2==CH2（g）＋4H2O（g） ΔH＝－127.8kJ·mol－1。
（8）①a项，温度越高，反应速率越大，催化剂效率越高，反应速率越大，N点对应的温度虽然高，但催化剂的效率却较低，故N点对应的反应速率不是最大，错误；b项，由图可知，250℃时催化剂的催化效率最高，正确；c项，其他条件相同时，M点对应的CO2的转化率比N点的高，故M点对应的乙烯的产量比N点的高，正确。
②M点对应的CO2的转化率为50%，故消耗0.5体积的CO2和1.5体积的H2，生成0.25体积的CH2==CH2和1体积的H2O（g），则平衡时剩余0.5体积的CO2和1.5体积的H2，故CH2==CH2的体积分数为×100%≈7.7%。
答案：
（1）0.01 0.06
（2）2500 放热 （3）大于
（4）bc （5）ab （6）正
（7）6H2（g）＋2CO2（g）CH2==CH2（g）＋4H2O（g） ΔH＝－127.8kJ·mol－1
（8）①a ②7.7
3．目前国家正在倡导推进传统产业改造升级，引导企业创新优化产业结构。
其根本目的是节能减排，“减排”的关键是减少CO2排放，而“减排”的重要手段是合理利用CO2。
回答下列问题：
（1）CO2的电子式是________。
（2）利用CO2可合成尿素[CO（NH2）2]，合成原料除CO2外，还有NH3。
该方法制备尿素的化学方程式是________________________________________________________，该方法制备尿素一般需＞2，即NH3过量，原因是______________________________。
（3）利用太阳能，以CO2为原料制取炭黑的流程如图1所示：
“过程1”生成1mol炭黑的反应热为ΔH1；“过程2”的热化学方程式为2Fe3O4（s）6FeO（s）＋O2（g） ΔH2。
则图1中制备炭黑的热化学方程式为______________________________________。
（4）将1molCO2和3molH2充入容积为1L的恒容密闭容器中，发生反应：
2CO2（g）＋6H2（g）C2H4（g）＋4H2O（g） ΔH。
①图2是测得的该反应中X、Y的浓度随时间变化的曲线，其中X为________（写化学式），反应达到平衡时的平均反应速率v（H2）＝________。
②不同温度下平衡时，混合气体中H2的物质的量随温度的变化曲线如图3所示，则该反应的ΔH________（填“＞”“＜”或“不能确定”）0；测定温度小于T2时，反应体系中无O2存在，则T1～T2的温度范围内，H2的物质的量急剧增大的原因可能是________________________________________________________________________。
（5）CO2还可以合成甲醇：
CO2（g）＋3H2（g）H2O（g）＋CH3OH（g） ΔH＝－53.7kJ·mol－1，一定条件下，将1molCO2和2.8molH2充入容积为2L的绝热密闭容器中，发生上述反应。
CO2的转化率[α（CO2）]在不同催化剂作用下随时间的变化曲线如图4所示。
过程Ⅰ的活化能________（填“＞”“＜”或“＝”）过程Ⅱ的活化能，n点的平衡常数K＝________。
解析：
（1）CO2的结构式为O==C==O，故其电子式为C。
（2）NH3与CO2反应生成尿素的化学方程式为2NH3＋CO2CO（NH2）2＋H2O。
该方法制备尿素时需NH3过量，原因是NH3易液化、易溶于水，比CO2更易于回收。
（3）根据提示可写出“过程1”的热化学方程式：
6FeO（s）＋CO2（g）===2Fe3O4（s）＋C（s，炭黑） ΔH1，而“过程2”的热化学方程式为2Fe3O4（s）6FeO（s）＋O2（g） ΔH2。
根据盖斯定律，将两个热化学方程式相加即得CO2（g）C（s，炭黑）＋O2（g） ΔH＝ΔH1＋ΔH2。
（4）①由图2可知X的浓度逐渐增大，故X为生成物，且X的浓度的变化量在0.25～0.50mol·L－1之间，由初始浓度知Y为CO2，达到平衡时CO2的浓度变化了0.75mol·L－1，根据各物质系数关系知，X为C2H4。
v（H2）＝3v（CO2）＝3×＝0.225mol·L－1·min－1。
②由图3可知，随着温度的升高，H2的物质的量增加，即升温平衡向生成H2的方向移动，故ΔH＜0；“温度小于T2时，反应体系中无O2存在”说明H2O未分解，故T1～T2的温度范围内，H2的物质的量急剧增大的原因可能是乙烯分解生成了H2。
（5）由CO2的转化率曲线可知，过程Ⅰ比过程Ⅱ先达到平衡状态，说明过程Ⅰ反应速率快，因此过程Ⅰ的活化能较小。
n点时CO2的平衡转化率是80%，则应用“三段式”法计算：
CO2（g）＋3H2（g）H2O（g）＋CH3OH（g）
起始浓度/（mol·L－1）0.51.400
转化浓度/（mol·L－1）0.41.20.40.4
平衡浓度/（mol·L－1）0.10.20.40.4
故n点的平衡常数K＝＝200。
答案：
（1）C
（2）2NH3＋CO2CO（NH2）2＋H2O
NH3易液化、易溶于水，便于尾气回收
（3）CO2（g）C（s，炭黑）＋O2（g）
ΔH＝ΔH1＋ΔH2
（4）①C2H4 0.225mol·L－1·min－1
②＜ 乙烯分解生成H2
（5）＜ 200
4．水体污染的治理是环境科学家研究的课题之一，氮及其化合物处理已成环保重点。
（1）还原法可以处理废水中的硝酸根离子。
铝粉在碱性条件下还原硝酸盐，得到N2、AlO等。
写出反应的离子方程式：
________________________________________________
__________________________________。
（2）电解法可除去废水中的氨氮。
实验室用石墨电极电解一定浓度的（NH4）2SO4和NaCl的酸性混合溶液。
阳极产生的氯气与水反应生成次氯酸，次氯酸可氧化铵根离子。
在电解过程中，阴极附近电解质溶液的pH____（填“升高”“降低”或“不变”）。
（3）向废水中通入一定量氯气，利用次氯酸氧化氨或铵盐：
①NH（aq）＋4HClO（aq）===NO（aq）＋6H＋（aq）＋4Cl－（aq）＋H2O（l） ΔH1＝akJ·mol－1
②NH（aq）＋HClO（aq）===NH2Cl（aq）＋H＋（aq）＋H2O（l） ΔH2＝bkJ·mol－1
③2NH2Cl（aq）＋HClO（aq）===N2（g）＋H2O（l）＋3H＋（aq）＋3Cl－（aq） ΔH3＝ckJ·mol－1
则反应④2NH（aq）＋3HClO（aq）===N2（g）＋3H2O（l）＋5H＋（aq）＋3Cl－（aq）的ΔH＝________kJ·mol－1。
在反应①中氧化剂、还原剂的物质的量之比为________。
（4）工业上，用活性炭法还原氮氧化物。
在密闭容器中充入一定量活性炭和NO，发生反应：
C（s）＋2NO（g）N2（g）＋CO2（g） ΔH。
在T1℃时，反应进行到不同时间测得各物质的浓度（mol·L－1）如表所示：
t/min
物质
0
10
20
30
40
50
NO
1.0
0.58
0.40
0.40
0.48
0.48
N2
0
0.21
0.30
0.30
0.36
0.36
CO2
0
0.21
0.30
0.30
0.36
0.36
①T1℃时，平衡常数K为____________。
②30min之后，只改变某一条件，该条件可能是____________。
③若30min之后，降低温度至T2℃，重新达到平衡，测得NO、N2、CO2的浓度之比为1∶1∶1，则降低温度时平衡________（填“向左”“向右”或“不”）移动。
解析：
（1）依题意，离子方程式为10Al＋6NO＋4OH－===10AlO＋3N2↑＋2H2O。
（2）阳极发生氧化反应：
2Cl－－2e－===Cl2↑，阴极反应式为2H＋＋2e－===H2↑，阴极附近电解质溶液的pH升高。
（3）根据盖斯定律知，②×2＋③得④，则ΔH＝（2b＋c）kJ·mol－1。
（4）①20min平衡时，c（NO）＝0.40mol·L－1，c（N2）＝c（CO2）＝0.30mol·L－1，K＝＝＝＝0.5625。
②30min→40min，c（NO）、c（N2）、c（CO2）分别净增0.08mol·L－1、0.06mol·L－1、0.06mol·L－1，则改变的一个条件可能是增加NO的浓度0.2mol·L－1；观察发现两次平衡时NO、N2、CO2的浓度之比都为4∶3∶3，说明还可能是缩小容器体积（等气体分子数反应，平衡不移动）。
③T1℃平衡状态时，NO、N2、CO2的浓度之比为4∶3∶3，降低温度达到新平衡时，浓度之比为1∶1∶1，说明平衡向右移动。
答案：
（1）10Al＋6NO＋4OH－===10AlO＋3N2↑＋2H2O
（2）升高 （3）2b＋c 4∶1
（4）①0.5625 ②增加NO浓度或缩小容器体积 ③向右
5．（2018·南昌模拟）二氧化碳的捕集、利用是我国能源领域的一个重要战略方向。
（1）科学家提出由CO2制取C的太阳能工艺如图所示。
若“重整系统”发生的反应中＝6，则FexOy的化学式为________，“热分解系统”中每分解1molFexOy，转移电子的物质的量为________。
（2）二氧化碳催化加氢合成低碳烯烃是目前研究的热门课题。
在一个1L密闭恒容容器中分别投入1.5molCO2、5.0molH2，发生反应：
2CO2（g）＋6H2（g）C2H4（g）＋4H2O（g） ΔH；在不同温度下，用传感技术测出平衡时H2的物质的量变化关系如图所示。
①该反应的ΔH________（填“＞”“＜”或“不能确定”）0。
②在TA温度下的平衡常数K＝________。
③提高CO2的平衡转化率，除改变温度外，还可采取的措施是：
________（列举1项）。
④在TA温度下，其他条件不变，起始时若按1molCO2、2molH2、1molC2H4（g）、
2molH2O（g）进行投料，此时v（正）________（填“＞”“＜”或“＝”）v（逆）。
（3）用氨水吸收CO2制化肥（NH4HCO3）。
①已知：
NH3·H2O（aq）NH（aq）＋OH－（aq）ΔH1＝akJ·mol－1
CO2（g）＋H2O（l）H2CO3（aq） ΔH2＝bkJ·mol－1
H2CO3（aq）＋OH－（aq）HCO（aq）＋H2O（l）
ΔH3＝ckJ·mol－1
则利用NH3·H2O吸收CO2制备NH4HCO3的热化学方程式为___________________
_________________________________________________________。
②已知常温下相关数据如表：
Kb（NH3·H2O）
2×10－5
Ka1（H2CO3）
4×10－7
Ka2（H2CO3）
4×10－11
则反应NH＋HCO＋H2ONH3·H2O＋H2CO3的平衡常数K＝________。
解析：
（1）“重整系统”中FeO和CO2反应生成FexOy和C，若＝6，配平化学方程式为6FeO＋CO22Fe3O4＋C，故FexOy为Fe3O4。
“热分解系统”中Fe3O4分解生成FeO和O2，根据Fe3O4→3FeO可知，每分解1molFe3O4，转移电子的物质的量为×
3mol＝2mol。
（2）①根据图示，升高温度，n（H2）增大，说明平衡向逆反应方向移动，根据平衡移动原理，升温时平衡向吸热反应方向移动，故逆反应为吸热反应，则正反应为放热反应，ΔH＜0。
②TA温度下反应达到平衡时n（H2）＝2.0mol，根据化学方程式，可以计算出达到平衡时n（CO2）＝0.5mol，n（C2H4）＝0.5mol，n（H2O）＝2.0mol，则该温度下的平衡常数K＝＝＝0.5。
③该反应为气体分子数减小的反应，增大压强，平衡正向移动，CO2的转化率增大；或增大反应物H2的浓度，平衡正向移动，CO2的转化率增大。
④起始时浓度商Q＝＝＝0.25＜K，故该可逆反应向正反应方向进行，v（正）＞v（逆）。
（3）①根据盖斯定律，由第一个反应＋第二个反应＋第三个反应，可得：
NH3·H2O（aq）＋CO2（g）NH（aq）＋HCO（aq），则ΔH＝ΔH1＋ΔH2＋ΔH3＝（a＋b＋c）kJ·mol－1。
②该反应的平衡常数K＝
＝＝＝＝1.25×10－3。
答案：
（1）Fe3O4 2mol
（2）①＜ ②0.5 ③通过缩小容器容积增大压强（合理即可） ④＞
（3）①NH3·H2O（aq）＋CO2（g）NH（aq）＋HCO（aq） ΔH＝（a＋b＋c）kJ·mol－1
②1.25×10－3
卷——重点增分练
1．（2018·潍坊统考）铅及其化合物广泛用于蓄电池、机械制造、电缆防护等行业。
（1）用PbS熔炼铅的过程中会有如下反应发生：
2PbS（s）＋3O2（g）===2PbO（s）＋2SO2（g） ΔH＝akJ·mol－1
PbS（s）＋2O2（g）===PbSO4（s） ΔH＝bkJ·mol－1
PbS（s）＋2PbO（s）===3Pb（s）＋SO2（g） ΔH＝ckJ·mol－1
写出PbS与PbSO4反应生成Pb和SO2的热化学方程式____________________________
____________________________________________________。
（2）利用电解法也可制得金属铅。
将PbO溶解在HCl和NaCl的混合溶液中，得到含PbCl的电解液。
用惰性电极电解Na2PbCl4溶液制得金属Pb，装置如图所示。
a电极的名称是________（填“阴极”或“阳极”），b电极的电极反应式为__________
__________________________________，该生产过程中可以循环利用的物质是________。
（3）铅蓄电池是一种用途广泛的二次电池。
铅蓄电池的电池反应通常表示为：
Pb＋PbO2＋2H2SO42PbSO4＋2H2O。
铅蓄电池充电时，二氧化铅电极应与外接电源的________（填“正极”或“负极”）相连接，该电极的电极反应式为____________________
__________________________________________________________。
（4）PbO2受热会随温度升高逐步分解。
称取23.9gPbO2，将其加热分解，受热分解过程中固体质量随温度的变化如图所示。
A点与C点对应物质的化学式分别为________、_____
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