高考化学提分攻略17化学反应原理综合.docx

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高考化学提分攻略17化学反应原理综合

2020年高考化学提分攻略题型17化学反应原理综合

一、解题策略

二、题型分类

【典例1】【2019·课标全国Ⅰ，28】水煤气变换[CO（g）＋H2O（g）===CO2（g）＋H2（g）]是重要的化工过程，主要用于合成氨、制氢以及合成气加工等工业领域中。

回答下列问题：

（1）Shibata曾做过下列实验：

①使纯H2缓慢地通过处于721℃下的过量氧化钴CoO（s），氧化钴部分被还原为金属钴Co（s），平衡后气体中H2的物质的量分数为0.0250。

②在同一温度下用CO还原CoO（s），平衡后气体中CO的物质的量分数为0.0192。

根据上述实验结果判断，还原CoO（s）为Co（s）的倾向是CO________H2（填“大于”或“小于”）。

（2）721℃时，在密闭容器中将等物质的量的CO（g）和H2O（g）混合，采用适当的催化剂进行反应，则平衡时体系中H2的物质的量分数为________（填标号）。

A．＜0.25　B．0.25　C．0.25～0.50　D．0.50E．＞0.50

（3）我国学者结合实验与计算机模拟结果，研究了在金催化剂表面上水煤气变换的反应历程，如图所示，其中吸附在金催化剂表面上的物种用*标注。

可知水煤气变换的ΔH________0（填“大于”“等于”或“小于”）。

该历程中最大能垒（活化能）E正＝________eV，写出该步骤的化学方程式________________________________。

（4）Shoichi研究了467℃、489℃时水煤气变换中CO和H2分压随时间变化关系（如图所示），催化剂为氧化铁，实验初始时体系中的pH2O和pCO相等、pCO2和pH2相等。

计算曲线a的反应在30～90min内的平均速率（a）＝________kPa·min－1。

467℃时pH2和pCO随时间变化关系的曲线分别是________、________。

489℃时pH2和pCO随时间变化关系的曲线分别是________、________。

【答案】

（1）大于　

（2）C　（3）小于　2.02　COOH*＋H*＋H2O*===COOH*＋2H*＋OH*（或H2O*===H*＋OH*）　（4）0.0047　b　c　a　d

【解析】

（1）由题给信息①可知，H2（g）＋CoO（s）Co（s）＋H2O（g）（ⅰ）　K1＝＝＝39，由题给信息②可知，CO（g）＋CoO（s）Co（s）＋CO2（g）（ⅱ）　K2＝＝≈51.08。

相同温度下，平衡常数越大，反应倾向越大，故CO还原氧化钴的倾向大于H2。

（2）第

（1）问和第

（2）问的温度相同，利用盖斯定律，由（ⅱ）－（ⅰ）得CO（g）＋H2O（g）CO2（g）＋H2（g）　K＝＝≈1.31。

设起始时CO（g）、H2O（g）的物质的量都为1mol，容器体积为1L，在721℃下，反应达平衡时H2的物质的量为xmol。

K＝＝1.31，若K取1，则x＝0.5，φ（H2）＝0.25；该反应前后气体物质的量不变，当等物质的量反应物全部反应，氢气所占物质的量分数为50%，但反应为可逆反应，不能进行彻底，氢气的物质的量分数一定小于50%，故选C。

（3）观察起始态物质的相对能量与终态物质的相对能量知，终态物质相对能量低于始态物质相对能量，说明该反应是放热反应，ΔH小于0。

过渡态物质相对能量与起始态物质相对能量相差越大，活化能越大，由题图知，最大活化能E正＝1.86eV－（－0.16eV）＝2.02eV，该步起始物质为COOH*＋H*＋H2O*，产物为COOH*＋2H*＋OH*。

（4）由题图可知，30～90min内（a）＝＝0.0047kPa·min－1。

水煤气变换中CO是反应物，H2是产物，又该反应是放热反应，升高温度，平衡向左移动，重新达到平衡时，H2的压强减小，CO的压强增大。

故a曲线代表489℃时，pH2随时间变化关系的曲线，d曲线代表489℃时pCO随时间变化关系的曲线，b曲线代表467℃时pH2随时间变化关系的曲线，c曲线代表467℃时pCO随时间变化关系的曲线。

【典例2】【2019·课标全国Ⅱ，27】）环戊二烯（）是重要的有机化工原料，广泛用于农药、橡胶、塑料等生产。

回答下列问题：

（1）已知：

（g）===（g）＋H2（g）

ΔH1＝100.3kJ·mol－1　①

H2（g）＋I2（g）===2HI（g）

ΔH2＝－11.0kJ·mol－1　②

对于反应：

（g）＋I2（g）===（g）＋2HI（g）　③

ΔH3＝________kJ·mol－1。

（2）某温度下，等物质的量的碘和环戊烯（）在刚性容器内发生反应③，起始总压为105Pa，平衡时总压增加了20%，环戊烯的转化率为________，该反应的平衡常数Kp＝________Pa。

达到平衡后，欲增加环戊烯的平衡转化率，可采取的措施有________（填标号）。

A．通入惰性气体B．提高温度

C．增加环戊烯浓度D．增加碘浓度

（3）环戊二烯容易发生聚合生成二聚体，该反应为可逆反应。

不同温度下，溶液中环戊二烯浓度与反应时间的关系如图所示，下列说法正确的是________（填标号）。

A．T1＞T2

B．a点的反应速率小于c点的反应速率

C．a点的正反应速率大于b点的逆反应速率

D．b点时二聚体的浓度为0.45mol·L－1

（4）环戊二烯可用于制备二茂铁[Fe（C5H5）2，结构简式为]，后者广泛应用于航天、化工等领域中。

二茂铁的电化学制备原理如图所示，其中电解液为溶解有溴化钠（电解质）和环戊二烯的DMF溶液（DMF为惰性有机溶剂）。

该电解池的阳极为________，总反应为_______________________。

电解制备需要在无水条件下进行，原因为__________________。

【答案】

（1）89.3　

（2）40%　3.56×104　BD　（3）CD　（4）Fe电极　Fe＋2===＋H2↑（或Fe＋2C5H6===Fe（C5H5）2＋H2↑）　水会阻碍中间物Na的生成；水会电解生成OH－，进一步与Fe2＋反应生成Fe（OH）2

【解析】

（1）根据盖斯定律，由反应①＋反应②得反应③，则ΔH3＝ΔH1＋ΔH2＝（100.3－11.0）kJ·mol－1＝＋89.3kJ·mol－1。

（2）设容器中起始加入I2（g）和环戊烯的物质的量均为a，平衡时转化的环戊烯的物质的量为x，列出三段式：

根据平衡时总压强增加了20%，且恒温恒容时，压强之比等于气体物质的量之比，得＝，解得x＝0.4a，则环戊烯的转化率为×100%＝40%，平衡时（g）、I2（g）、（g）、HI（g）的分压分别为、、、，则Kp＝＝p总，根据p总＝1.2×105Pa，可得Kp＝×1.2×105Pa≈3.56×104Pa。

通入惰性气体，对反应③的平衡无影响，A项不符合题意；反应③为吸热反应，提高温度，平衡正向移动，可提高环戊烯的平衡转化率，B项符合题意；增加环戊烯浓度，能提高I2（g）的平衡转化率，但环戊烯的平衡转化率降低，C项不符合题意；增加I2（g）的浓度，能提高环戊烯的平衡转化率，D项符合题意。

（3）由相同时间内，环戊二烯浓度减小量越大，反应速率越快可知，T1

（4）结合图示电解原理可知，Fe电极发生氧化反应，为阳极；在阴极上有H2生成，故电解时的总反应为Fe＋2===＋H2↑或Fe＋2C5H6===Fe（C5H5）2＋H2↑。

结合相关反应可知，电解制备需在无水条件下进行，否则水会阻碍中间产物Na的生成，水电解生成OH－，OH－会进一步与Fe2＋反应生成Fe（OH）2，从而阻碍二茂铁的生成。

1．氮元素有多种氧化物。

请回答下列问题：

（1）已知：

H2的燃烧热ΔH为－285.8kJ·mol－1。

N2（g）＋2O2（g）===2NO2（g）　ΔH＝＋133kJ·mol－1

H2O（g）===H2O（l）　ΔH＝－44kJ·mol－1

则4H2（g）＋2NO2（g）===4H2O（g）＋N2（g）　ΔH＝________。

（2）一定温度下，向2L恒容密闭容器中充入0.40molN2O4，发生反应：

N2O4（g）2NO2（g），一段时间后达到平衡，测得数据如下：

时间/s

20

40

60

80

100

c（NO2）/（mol·L－1）

0.12

0.20

0.26

0.30

0.30

①0～40s内，v（NO2）＝________mol·L－1·s－1。

②升高温度时，气体颜色加深，则上述反应是________（填“放热”或“吸热”）反应。

③该温度下反应的化学平衡常数K＝________mol·L－1。

④相同温度下，若开始向该容器中充入0.80molN2O4，则达到平衡后c（NO2）________（填“＞”“＝”或“＜”）0.60mol·L－1。

（3）N2O5是绿色硝化试剂，溶于水可得硝酸。

下图是以N2O4为原料电解制备N2O5的装置。

写出阳极区生成N2O5的电极反应式（注意阳极区为无水环境，HNO3亦无法电离）：

______________________。

（4）湿法吸收工业尾气中的NO2，常选用烧碱溶液，产物为两种常见的含氧酸盐。

该反应的离子方程式是_____________________。

【答案】

（1）－1100.2kJ·mol－1

（2）①0.005　②吸热　③1.8　④＜

（3）N2O4－2e－＋2HNO3===2N2O5＋2H＋

（4）2NO2＋2OH－===NO＋NO＋H2O

【解析】

（1）①H2（g）＋1/2O2（g）===H2O（l）；ΔH＝－285.8kJ·mol－1，

②N2（g）＋2O2（g）===2NO2（g）　ΔH＝＋133kJ·mol－1

③H2O（g）===H2O（l）　ΔH＝－44kJ·mol－1

由盖斯定律①×4－②－③×4得：

4H2（g）＋2NO2（g）===N2（g）＋4H2O（g）　ΔH＝－285.8kJ·mol－1×4－133kJ·mol－1＋44kJ·mol－1×4＝－1100.2kJ·mol－1；

①0～40s内，v（NO2）＝0.2mol·L－1÷40s＝0.005mol·L－1·s－1。

②升高温度时，气体颜色加深，平衡正向移动，则上述反应是吸热反应。

③该温度下反应的化学平衡常数K＝＝1.8（mol·L－1）。

④相同温度下，若开始向该容器中充入0.80molN2O4，相当于将原平衡放大2倍，然后加压，平衡逆向移动，则达到平衡后c（NO2）＜0.60mol·L－1。

（3）以N2O4为原料电解制备N2O5，N2O4失电子被氧化，阳极区生成N2O5的电极反应式为：

N2O4－2e－＋2HNO3===2N2O5＋2H＋。

（4）湿法吸收工业尾气中的NO2，常选用烧碱溶液，产物为两种常见的含氧酸盐，硝酸盐和亚硝酸盐，该反应的离子方程式是2NO2＋2OH－===NO＋NO＋H2O。

2．已知NH3、NO、NO2都是有毒气体，必须经过严格