届高三化学二轮专题增分训练 化学反应原理综合原卷+解析卷.docx

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届高三化学二轮专题增分训练化学反应原理综合原卷+解析卷

化学反应原理综合【原卷】

1．（河南省郑州市中原联盟2020年3月联考（线上）理综化学）甲烷是重要的气体燃料和化工原料。

回答下列问题：

（1）已知CH4、CO、H2的燃烧热分别为akJ/mol、bkJ/mol、ckJ/mol。

18g液态水转化为气态水吸热dkJ/mol。

利用甲烷制备合成气的化学方程式CH4（g）+H2O（g）

CO（g）+3H2（g）ΔH。

①ΔH=________kJ/mol。

②一定温度下，在恒容的密闭容器中发生上述反应，下列表示反应达到平衡状态的有_________（填字母）。

A．v正（CH4）=v逆（H2O）

B．气体压强不再变化

C．单位时间每消耗1molCH4，同时产生3molH2

D．CH4与H2的物质的量之比为1∶3

（2）在某密闭容器中通入2molCH4和2molH2O（g），在不同条件下发生反应CH4（g）+H2O（g）⇌CO（g）+3H2（g），测得平衡时CH4的体积分数与温度、压强的关系如图所示。

①p1___p2（填“＜”、“＞”或“=”），该反应为_________（填吸或放）热反应。

②m、n、q三点的化学平衡常数大小关系为________。

③若q点对应的纵坐标为30，此时甲烷的转化率为_________，该条件下的化学平衡常数Kp=_________（用含有P1的表达式表示，Kp为以分压表示的平衡常数）。

（3）实验测定该反应的化学平衡常数Kp随温度变化的曲线是如图中的_________（填a、b），理由是_____________________________________________。

2．（河北省2020届高三高考模拟）甲烷是天然气的主要成分，是一种重要的清洁能源和化工原料。

（1）用煤制天然气时会发生多个反应，通过多种途径生成CH4。

已知：

C（s）十2H2（g）

CH4（g）△H=－73kJ/mol

2CO（g）

C（s）+CO2（g）△H=－171kJ/mol

CO（g）十3H2（g）

CH4（g）+H2O（g）△H=－203kJ/mol。

写出CO（g）与H2O（g）反应生成H2（g）和CO2（g）的热化学方程式____________。

（2）天然气中含有H2S杂质，某科研小组用氨水吸收得到NH4HS溶液，已知T℃k（NH3·H2O）=1.74×10－5；k1（H2S）=1.07×10－7，k2（H2S）=1.74×10－13，NH4HS溶液中所含粒子浓度大小关系正确的是____________。

Ac（NH4+）>c（HS－）>c（OH－）>c（H+）

Bc（HS－）>c（NH4+）>（S2－）>c（H+）

Cc（NH4+）>c（HS－）>c（H2S）>c（H+）

Dc（HS－）>c（S2－）>c（H+）>c（OH－）

（3）工业上常用CH4与水蒸气在一定条件下来制取H2，其原理为：

CH4（g）+H2O（g）

CO（g）+3H2（g）

①一定温度时，在一个体积为2L的恒容密闭容器中，加入1molCH4和1.4mol水蒸气发生上述反应，5min后达平衡，生成0.2molCO，用H2表示该反应的速率为____________。

此反应的平衡常数为____________（结果保留到小数点后三位）。

②下列说法中能说明此反应达到平衡状态的是____________。

A体系的压强不再发生变化

B生成1molCH4的同时消耗3molH2

C各组分的物质的量浓度不再改变

D体系的密度不再发生变化

E反应速率V（CH4）：

V（H2O）：

u（CO）：

u（H2）=1：

1：

1：

3

（4）甲醇水蒸气重整制氢反应：

CH3OH（g）+H2O（g）=CO2（g）+3H2（g）ΔH=+49kJ/mol。

某温度下，将[n（H2O）：

n（CH3OH）]=1：

1的原料气充入恒容密闭容器中，初始压强为p1，反应达到平衡时总压强为p2，则平衡时甲醇的转化率为____________。

3．（广西桂林市2020届高三第一次联合调研）新技术的开发应用，不仅有利于改善环境质量，而且能充分开发“废物”的潜在价值。

回答下列问题：

（1）用烟道气与氢气来合成甲醇涉及到如下几个反应：

①CO（g）+2H2（g）=CH3OH（g）△H=-91kJ·mol-1

②2CO2（g）=2CO（g）+O2（g）△H=+566kJ·mol-1

③2H2（g）+O2（g）=2H2O（g）△H=-483.6kJ·mol-1

④CO2（g）+3H2（g）=CH3OH（g）+H2O（g）∆H=__kJ·mol-1。

（2）在容积均为2L的两个恒容密闭容器中发生反应CO（g）+H2O（g）

CO2（g）+H2（g），有关数据如下：

①800°C时该反应的平衡常数K=__。

②容器2中x=__，n=___。

③若800℃起始时，在2L恒容密闭容器中加入CO、H2O、CO2、H2各1mol，则此时v正__v逆（填“>”“<”或“=”）。

（3）反应（NH4）2CO3+H2O+CO2

2NH4HCO3OH可用于捕捉空气中的CO2，为研究温度对（NH4）2CO3捕获CO2效率的影响，在某温度T1下，将一定量的（NH4）2CO3溶液置于密闭容器中，并充入一定量的CO2气体，在t时刻，测得容器中CO2气体的浓度。

然后分别在温度为T2、T3、T4、T5下，保持其他初始实验条件不变，重复上述实验，经过相同时间测定CO2气体的浓度，得到的曲线图如图：

①∆H__0（填“>”“<”或“=”）。

T1~T2区间，c（CO2）变化的原因是___。

②已知常温下NH3·H2O的电离常数K=1.8×10-5，碳酸的电离常数K1=4.4×10-7、K2=4.7×10-11，则恰好完全反应时所得的NH4HCO3溶液中c（H+）________c（OH-）（填“>”“<”或“=”）。

③在图中所示五种温度下，该反应的平衡常数最大的温度是__________________________。

4．（广东省深圳市2020年高三线上统一测试）CO2的回收与利用是科学家研究的热点课题，可利用CH4与CO2制备“合成气”（CO、H2），还可制备甲醇、二甲醚、低碳烯烃等燃料产品。

I．制合成气

科学家提出制备“合成气”反应历程分两步：

反应①：

CH4（g）

C（ads）+2H2（g）（慢反应）

反应②：

C（ads）+CO2（g）

2CO（g）（快反应）

上述反应中C（ads）为吸附性活性炭，反应历程的能量变化如图：

（1）CH4与CO2制备“合成气”的热化学方程式为_________。

能量变化图中：

E5+E1_________E4+E2（填“＞”、“＜”或“＝”）。

II．脱水制醚

利用“合成气”合成甲醇后，甲醇脱水制得二甲醚的反应为：

2CH3OH（g）

CH3OCH3（g）+H2O（g）ΔH，其速率方程式为：

v正=k正·c2（CH3OH），v逆=k逆·c（CH3OCH3）·c（H2O），k正、k逆为速率常数且只与温度有关。

经查阅资料，上述反应平衡状态下存在计算式：

lnKc=−2.205+

（Kc为化学平衡常数；T为热力学温度，单位为K）。

（2）反应达到平衡后，仅升高温度，k正增大的倍数_________k逆增大的倍数（填“＞”、“＜”或“＝”）。

（3）某温度下（该反应平衡常数Kc为200），在密闭容器中加入一定量CH3OH，反应到某时刻测得各组分的物质的量如下：

物质

CH3OH

CH3OCH3

H2O

物质的量/mol

0.4

0.4

0.4

此时正、逆反应速率的大小：

v正____v逆（填“＞”、“＜”或“＝”）。

（4）500K下，在密闭容器中加入一定量甲醇CH3OH，反应到达平衡状态时，体系中CH3OCH3（g）的物质的量分数为_________（填标号）。

A＜

B

C＞

D无法确定

5．（湖南省五市十校2020届高三第二次联考）在食品行业中，N2O可用作发泡剂和密封剂。

（1）N2O是硝酸生产中氨催化氧化的副产物，NH3与O2在加热和催化剂的作用下生成N2O的化学方程式为___。

（2）N2O和NO是环境污染性气体。

这两种气体会发生反应：

N2O（g）＋CO（g）=CO2（g）＋N2（g），“Fe＋”常用作该反应的催化剂。

其总反应分两步进行：

第一步为Fe＋＋N2O＝FeO＋＋N2；第二步为___（写方程式），第二步反应几乎不影响总反应达到平衡所用的时间，由此推知，第二步反应的活化能___（填“大于”“小于”或“等于”）第一步反应活化能。

（3）在四个恒容密闭容器中充入相应量的气体（图甲），发生反应2N2O（g）=2N2（g）＋O2（g）△H，容器I、II、III中N2O的平衡转化率如图乙所示：

①该反应的△H___（填“>”或“<”）0。

②容器Ⅳ与容器III的体积均为1L，容器Ⅳ中的物质在470℃下进行反应，起始反应速率：

v正（N2O）___v逆（N2O）（填“>”“<”或“＝”）。

③已知容器I的体积为10L370℃时，该反应的平衡常数K=___。

6．（武汉市2020届高三质量检测）三甲胺N（CH3）3是重要的化工原料。

最近我国科学家实现了使用铜催化剂将N，N—二甲基甲酰胺（N（CH3）2NCHO，简称DMF）转化为三甲胺的合成路线。

回答下列问题：

（1）结合实验与计算机模拟结果，研究单一DMF分子在铜催化剂表面的反应历程，如图所示：

该历程中最大能垒（活化能）=______eV，该步骤的化学方程式为____________________。

（2）该反应变化的ΔH____0（填“<”、“>”或“=”），制备三甲胺的热化学方程式为______________________。

（3）160℃时，将DMF（g）和H2（g）以物质的量之比为1：

2充入盛有催化剂的刚性容器中，容器内起始压强为p0，达到平衡时DMF的转化率为25%，则该反应的平衡常数Kp=________（Kp为以分压表示的平衡常数）；能够增大DMF平衡转化率同时加快反应速率的操作是__________________________。

（4）三甲胺是鱼腥臭的主要来源，是判断海水鱼类鲜度的化学指标之一。

通过传感器产生的电流强度可以监测水产品中三甲胺的含量，一种燃料电池型三甲胺气体传感器的原理如图所示。

外电路的电流方向为________（填“a→b”或“b→a”），负极的电极反应式为__________________________。

化学反应原理综合【解析卷】

1．（河南省郑州市中原联盟2020年3月联考（线上）理综化学）甲烷是重要的气体燃料和化工原料。

回答下列问题：

（1）已知CH4、CO、H2的燃烧热分别为akJ/mol、bkJ/mol、ckJ/mol。

18g液态水转化为气态水吸热dkJ/mol。

利用甲烷制备合成气的化学方程式CH4（g）+H2O（g）

CO（g）+3H2（g）ΔH。

①ΔH=________kJ/mol。

②一定温度下，在恒容的密闭容器中发生上述反应，下列表示反应达到平衡状态的有_________（填字母）。

A．v正（CH4）=v逆（H2O）

B．气体压强不再变化

C．单位时间每消耗1molCH4，同时产生3molH2

D．CH4与H2的物质的量之比为1∶3

（2）在某密闭容器中通入2molCH4和2molH2O（g），在不同条件下发生反应CH4（g）+H2O（g）⇌CO（g）+3H2（g），测得平衡时CH4的体积分数与温度、压强的关系如图所示。

①p1___p2（填“＜”、“＞”或“=”），该反应为_________（填吸或放）热反应。

②m、n、q三点的化学平衡常数大小关系为________。

③若q点对应的纵坐标为30，此时甲烷的转化率为_________，该条件下的化学平衡常数Kp=_________（用含有P1的表达式表示，Kp为以分压表示的平衡常数）。

（3）实验测定该反应的化学平衡常数Kp随温度变化的曲线是如图中的_________（填a、b），理由是_____________________________________________。

【答案】

（1）①（b+3c-a-d）②AB

（2）①＞吸②Km＜Kn＜Kq③25%0.03P12

（3）（3）a正反应为吸热反应，升高温度，平衡常数增大，负对数减小，曲线a满足

【解析】

（1）①CH4、CO、H2的燃烧热分别为akJ/mol、bkJ/mol、ckJ/mol。

18g液态水转化为气态水吸热dkJ/mol。

可得：

①CH4（g）+2O2（g）═CO2（g）+2H2O（l）  △H1=-akJ/mol；

②CO（g）+

O2（g）=CO2（g）△H2=-bkJ/mol；

③H2（g）+

O2（g）=H2O（l）△H3=-ckJ/mol；

④H2O（l）=H2O（g）△H4=+dkJ/mol；

根据盖斯定律：

①-②-③×3-④可得CH4（g）+H2O（g）⇌CO（g）+3H2（g）△H=（b+3c-a-d）kJ/mol；

②A．v正（CH4）=v逆（H2O），等式中有正反应速率，逆反应速率，且成系数比，可说明正逆反应速率相等，反应达到平衡状态，故A正确；

B．气体压强不再变化，即气体分子数不变，可以判断平衡状态，故B正确；

C．单位时间每消耗1molCH4，同时产生3molH2是相同的反应方向，不能判断平衡状态，故C错误；

D．CH4与H2的物质的量之比为1∶3不能说明物质的量及物质的量浓度不变，无法判断平衡状态，故D错误；答案选AB；

（2）①CH4（g）+H2O（g）⇌CO（g）+3H2（g），正反应是气体体积增大的反应，增大压强平衡逆向移动，甲烷的体积分数增多，故p1＞p2；结合图像分析可知，在压强不变的情况下升高温度，CH4体积分数减小，说明平衡正向移动，故该反应为吸热反应；

②化学平衡常数只受温度影响，正反应吸热，升高温度，K增大，故Km＜Kn＜Kq；

③若q点对应的纵坐标为30，说明甲烷的体积分数为30%，根据“三段式”：

则

=30%，可得x=0.5，故甲烷的转化率=

×100%=25%，相同条件下，物质的量之比等于压强之比，该条件下的化学平衡常数Kp=

=0.03

2；

（3）正反应为吸热反应，升高温度，平衡常数增大，负对数减小，曲线a满足。

2．（河北省2020届高三高考模拟）甲烷是天然气的主要成分，是一种重要的清洁能源和化工原料。

（1）用煤制天然气时会发生多个反应，通过多种途径生成CH4。

已知：

C（s）十2H2（g）

CH4（g）△H=－73kJ/mol

2CO（g）

C（s）+CO2（g）△H=－

171kJ/mol

CO（g）十3H2（g）

CH4（g）+H2O（g）△H=－203kJ/mol。

写出CO（g）与H2O（g）反应生成H2（g）和CO2（g）的热化学方程式____________。

（2）天然气中含有H2S杂质，某科研小组用氨水吸收得到NH4HS溶液，已知T℃k（NH3·H2O）=1.74×10－5；k1（H2S）=1.07×10－7，k2（H2S）=1.74×10－13，NH4HS溶液中所含粒子浓度大小关系正确的是____________。

Ac（NH4+）>c（HS－）>c（OH－）>c（H+）

Bc（HS－）>c（NH4+）>（S2－）>c（H+）

Cc（NH4+）>c（HS－）>c（H2S）>c（H+）

Dc（HS－）>c（S2－）>c（H+）>c（OH－）

（3）工业上常用CH4与水蒸气在一定条件下来制取H2，其原理为：

CH4（g）+H2O（g）

CO（g）+3H2（g）

①一定温度时，在一个体积为2L的恒容密闭容器中，加入1molCH4和1.4mol水蒸气发生上述反应，5min后达平衡，生成0.2molCO，用H2表示该反应的速率为____________。

此反应的平衡常数为____________（结果保留到小数点后三位）。

②下列说法中能说明此反应达到平衡状态的是____________。

A体系的压强不再发生变化

B生成1molCH4的同时消耗3molH2

C各组分的物质的量浓度不再改变

D体系的密度不再发生变化

E反应速率V（CH4）：

V（H2O）：

u（CO）：

u（H2）=1：

1：

1：

3

（4）甲醇水蒸气重整制氢反应：

CH3OH（g）+H2O（g）=CO2（g）+3H2（g）ΔH=+49kJ/mol。

某温度下，将[n（H2O）：

n（CH3OH）]=1：

1的原料气充入恒容密闭容器中，初始压强为p1，反应达到平衡时总压强为p2，则平衡时甲醇的转化率为____________。

【答案】

（1）CO（g）+H2O（g）=H2（g）+CO2（g）△H=−41kJ∙mol−1

（2）AC

（3）①0.06mol∙L−1∙min−10.011②AC

（4）

【解析】

⑴C（s）+2H2（g）⇌CH4（g）△H=−73kJ∙mol−1①；2CO（g）⇌C（s）+CO2（g）△H=−171kJ∙mol−1②；CO（g）+3H2（g）⇌CH4（g）+H2O（g）△H=−203kJ∙mol−1③；将方程式①+②−③得CO（g）+H2O（g）=H2（g）+CO2（g）△H=（−73kJ∙mol−1）+（−171kJ∙mol−1）−（−203kJ∙mol−1）=−41kJ∙mol−1；故答案为：

CO（g）+H2O（g）=H2（g）+CO2（g）△H=−41kJ∙mol−1。

（2）根据电离平衡常数知，一水合氨电离程度大于硫化氢电离程度，所以NH4HS溶液铵根离子水解程度小于HS−水解程度,溶液呈碱性，则cOH−）>c（H+），但铵根离子和硫化氢离子水解程度都较小，所以离子浓度大小顺序是c（NH4+4）>c（HS−）>c（OH−）>c（H+），硫氢根离子水解程度大于其电离程度，所以还存在c（NH4+4）>c（HS−）>c（OH−）>c（H+）。

故选AC。

（3）①在一个体积为2L的恒容密闭容器中，加入1molCH4和1.4mol水蒸气发生上述反应，5s后达平衡，生成0.2molCO，根据三段式可有：

则用H2表示该反应的速率为

；此反应的平衡常数

；故答案为：

0.06mol∙L−1∙min−1；0.011。

②A.反应达平衡之前，体系的压强在逐渐增大，故当体系压强不变时，反应达平衡，故A正确；B.生成1molCH4时一定同时消耗3molH2，是必然的关系，不能作为平衡的标志，故B错误；C.在反应达平衡之前，各组分的物质的量浓度在变，故当各组分的浓度不变时，反应达平衡，故C正确；D.此反应是个气体的质量和体积不变的反应，故气体的密度ρ=m÷V（容），密度一直不变，故不能作为平衡的标志，故D错误；E.反应速率υ（CH4）:

υ（H2O）:

υ（CO）:

υ（H2）=1:

1:

1:

3恒成立，与反应达不达平衡没有关系，故不能作为平衡的标志，故E错误；故选AC。

（4）设起始n（H2O）=n（CH3OH）=1mol，恒温恒容下，气体的压强之比等于其物质的量之比，平衡时气体的总物质的量

，

，

，解得

，

因此转化率为

，故答案为：

。

3．（广西桂林市2020届高三第一次联合调研）新技术的开发应用，不仅有利于改善环境质量，而且能充分开发“废物”的潜在价值。

回答下列问题：

（1）用烟道气与氢气来合成甲醇涉及到如下几个反应：

①CO（g）+2H2（g）=CH3OH（g）△H=-91kJ·mol-1

②2CO2（g）=2CO（g）+O2（g）△H=+566kJ·mol-1

③2H2（g）+O2（g）=2H2O（g）△H=-483.6kJ·mol-1

④CO2（g）+3H2（g）=CH3OH（g）+H2O（g）∆H=__kJ·mol-1。

（2）在容积均为2L的两个恒容密闭容器中发生反应CO（g）+H2O（g）

CO2（g）+H2（g），有关数据如下：

①800°C时该反应的平衡常数K=__。

②容器2中x=__，n=___。

③若800℃起始时，在2L恒容密闭容器中加入CO、H2O、CO2、H2各1mol，则此时v正__v逆（填“>”“<”或“=”）。

（3）反应（NH4）2CO3+H2O+CO2

2NH4HCO3OH可用于捕捉空气中的CO2，为研究温度对（NH4）2CO3捕获CO2效率的影响，在某温度T1下，将一定量的（NH4）2CO3溶液置于密闭容器中，并充入一定量的CO2气体，在t时刻，测得容器中CO2气体的浓度。

然后分别在温度为T2、T3、T4、T5下，保持其他初始实验条件不变，重复上述实验，经过相同时间测定CO2气体的浓度，得到的曲线图如图：

①∆H__0（填“>”“<”或“=”）。

T1~T2区间，c（CO2）变化的原因是___。

②已知常温下NH3·H2O的电离常数K=1.8×10-5，碳酸的电离常数K1=4.4×10-7、K2=4.7×10-11，则恰好完全反应时所得的NH4HCO3溶液中c（H+）________c（OH-）（填“>”“<”或“=”）。

③在图中所示五种温度下，该反应的平衡常数最大的温度是__________________________。

【答案】

（1）-49.8

（2）①1②

或66.7%③=

（3）①

【解析】

（1））已知①CO（g）+2H2（g）═CH3OH（g）△H=-91kJ•mol-1

②2CO2（g）═2CO（g）+O2（g）△H=+566.0kJ•mol-1

③2H2（g）+O2（g）═2H2O（g）△H=-483.6kJ•mol-1．

由盖斯定律可知，①+

（②+③）得CO2（g）+3H2（g）═CH3OH（g）+H2O（g），△H=-91kJ•mol-1+

×（566.0kJ•mol-1-483.6kJ•mol-1）=-49.8kJ•mol-1；

（2）①容器体积为2L，所以初始c（CO）=

，c（H2）=

；平衡时CO的转化率为

，即转化

mol·L-1，列三段式：

根据平衡常数的概念可知K=

=1；

②达到平衡时氢气的物质的量为nmol，则其浓度c（H2）=

，列三段式有：

温度不变平衡常数不变，所以平衡常数K=

=1，解得n=

mol，CO的转化率为

；

③在2L恒容密闭容器中加入CO、H2O、CO2、H2各1mol，该反应前后气体系数之和相同，所以可用物质的量代替浓度计算，此时浓度商Q=

=K，所以平衡不发生移动，即v正=v逆；

（3）①T3温度之前随温度上升，反应速率加快，所以相同时间内测得的CO2浓度下降，T3温度之后，在相同时间内反应已达到平衡，温度上升，平衡左移，CO2浓度上升，说明该反应的正反应为放热反应，即∆H<0；T1~T2区间，反应未平衡，温度上升反应速率加快，相同时间内捕捉的CO2越多，剩余的二氧化碳浓度就越小；

②铵根的水解使溶液显酸性，碳酸氢根水解