届高考化学考前训练原理综合大题.docx
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届高考化学考前训练原理综合大题
原理综合大题【原卷】
1.我国科学家结合实验与计算机模拟结果，研究了在铁掺杂W18O49纳米反应器催化剂表面上实现常温低电位合成氨，获得较高的氨产量和法拉第效率。
反应历程如图所示，其中吸附在催化剂表面的物种用*标注。
（1）需要吸收能量最大的能垒（活化能）E=_____________ev，该步骤的化学方程式为______________；
（2）对于合成氨反应N2+3H2
2NH3，在标况下，平衡常数Kθ=
，其中pθ为标准压强（1×105Pa），p（NH3）、p（N2）和p（H2）为各组分的平衡分压[已知p（NH3）=x（NH3）p，其中p为平衡总压，x（NH3）为平衡系统中NH3的物质的量分数]。
①若起始N2和H2物质的量之比为1：
3，反应在恒定温度和标准压强下进行，达到平衡时H2的转化率为ɑ，则Kθ=______________（用含ɑ的最简式表示）。
②图中可以示意标准平衡常数Kθ随温度T变化趋势的是______________（填序号）.
（3）利用生物燃料电池原理研究室温下氨的合成，电池工作时MV2+/MV+在电极与酶之间传递电子，示意图如图所示。
该电池工作时，正极的电极反应为______________。
中间所用的交换膜应该为______________（填“阳离子交换膜”或“阴离子交换膜”或“质子交换膜”）。
相比现有工业合成氨，该方法的优点是：
______________。
（任写一条）
2.氢气既是一种优质的能源，又是一种重要化工原料，高纯氢的制备是目前的研究热点。
（1）甲烷水蒸气催化重整是制备高纯氢的方法之一，甲烷和水蒸气反应的热化学方程式是：
CH2（g）＋2H2O（g）
CO2（g）＋4H2（g）△H＝+165.0kJ·mol－1
已知反应器中存在如下反应过程：
I.CH4（g）＋H2O（g）
CO（g）＋3H2（g）△H1＝+206.4kJ·mol－1
II.CO（g）＋H2O（g）
CO2（g）＋H2（g）△H2
根据上述信息计算：
a＝_________、△H2＝_________。
（2）某温度下，4molH2O和lmolCH4在体积为2L的刚性容器内同时发生I、II反应，达平衡时，体系中n（CO）＝bmol、n（CO2）＝dmol，则该温度下反应I的平衡常数K值为__________________（用字母表示）。
（3）欲增大CH4转化为H2的平衡转化率，可采取的措施有_______________（填标号）。
A．适当增大反应物投料比武n（H2O）：
n（CH4）
B．提高压强
C．分离出CO2
（4）H2用于工业合成氨：
N2＋3H2
2NH3。
将n（N2）：
n（H2）＝1：
3的混合气体，匀速通过装有催化剂的反应器反应，反应器温度变化与从反应器排出气体中NH3的体积分数φ（NH3）关系如图，反应器温度升高NH3的体积分数φ（NH3）先增大后减小的原因是_________________________________。
某温度下，n（N2）：
n（H2）＝1：
3的混合气体在刚性容器内发生反应，起始气体总压为2×l07Pa，平衡时总压为开始的90%，则H2的转化率为____________，气体分压（p分）＝气体总压（p总）×体积分数，用某物质的平衡分压代替物质的量浓度也可以表示化学平衡常数（记作Kp），此温度下，该反应的化学平衡常数Kp＝_________（分压列计算式、不化简）。
3.碳及其化合物广泛存在于自然界。
请回答下列问题：
（1）反应Ⅰ：
Fe（s）+CO2（g）
FeO（s）+CO（g）ΔH1平衡常数为K1
反应Ⅱ：
Fe（s）+H2O（g）
FeO（s）+H2（g）ΔH2平衡常数为K2
不同温度下，K1、K2的值如下表：
现有反应Ⅲ：
H2（g）+CO2（g）
CO（g）+H2O（g），结合上表数据，反应Ⅲ是_______（填“放热”或“吸热”）反应。
（2）已知CO2催化加氢合成乙醇的反应原理为：
2CO2（g）+6H2（g）
C2H5OH（g）+3H2O（g）∆H<0。
设m为起始时的投料比，即m=n（H2）/n（CO2）。
①图1中投料比相同，温度从高到低的顺序为______________________。
②图2中m1、m2、m3从大到小的顺序为________________________。
③图3表示在总压为5MPa的恒压条件下，且m=3时，平衡状态时各物质的物质的量分数与温度的关系。
则曲线d代表的物质化学名称为______________，T4温度时，该反应平衡常数KP的计算式为（不必化简）_______________________。
（3）已知：
NH3·H2O的Kb=1.7×10－5，H2CO3的Ka1=4.3×10－7、Ka2=5.6×10－11。
工业生产尾气中的CO2捕获技术之一是氨水溶液吸收技术，工艺流程是将烟气冷却至15.5℃～26.5℃后用氨水吸收过量的CO2。
所得溶液的pH___________7（填“＞”、“=”或“＜”）。
烟气需冷却至15.5℃～26.5℃的可能原因是____________。
（4）为了测量某湖水中无机碳含量，量取100mL湖水，酸化后用N2吹出CO2，再用NaOH溶液吸收。
往吸收液中滴加1.0mol/L盐酸，生成的V（CO2）随V（盐酸）变化关系如图所示，则原吸收液中离子浓度由大到小的顺序为__________。
4.随着科技的进步，合理利用资源、保护环境成为当今社会关注的焦点。
甲胺铅碘（CH3NH3PbI3）用作全固态钙钛矿敏化太阳能电池的敏化剂，可由CH3NH2、PbI2及HI为原料合成，制取甲胺的反应为CH3OH（g）＋NH3（g）
CH3NH2（g）＋H2O（g）ΔH。
回答下列问题：
（1）上述反应中所需的甲醇工业上利用水煤气合成，已知
①CO（g）+
O2（g）═CO2（g）△H1=-284kJ/mol
②H2（g）+
O2（g）═H2O（g）△H2=-248kJ/mol
③CH3OH（g）+
O2（g）═CO2（g）+2H2O（g）△H3=-651kJ/mol
CO（g）＋2H2（g）
CH3OH（g）ΔH=___________。
（2）在一定条件下，将1molCO和2molH2通入密闭容器中进行反应，当改变某一外界条件（温度或压强）时，CH3OH的体积分数φ（CH3OH）变化趋势如图所示：
①平衡时，M点CH3OH的体积分数为10%，则CO的转化率为________________。
②X轴上b点的数值比a点_________（填“大”或“小”）。
某同学认为图中Y轴表示温度，你认为他判断的理由是_______________________________。
（3）实验室可由四氧化三铅和氢碘酸反应制备难溶的PbI2，常温下，PbI2饱和溶液（呈黄色）中c（Pb2＋）＝1.0×10－3mol·L－1，则Ksp（PbI2）＝_______；已知Ksp（PbCl2）＝1.6×10－5，则转化反应PbI2（s）＋2Cl－（aq）
PbCl2（s）＋2I－（aq）的平衡常数K＝___________。
（4）分解HI曲线和液相法制备HI反应曲线分别如图1和图2所示：
①反应H2（g）＋I2（g）
2HI（g）的ΔH__________（填大于或小于）0。
②将二氧化硫通入碘水中会发生反应：
SO2＋I2＋2H2O
3H+＋HSO4-＋2I－，I2＋I－
I3-，图2中曲线a、b分别代表的微粒是___________、___________（填微粒符号）；由图2知要提高碘的还原率，除控制温度外，还可以采取的措施是___________________。
6.CO2和CH4是两种重要的温室气体，通过CH4和CO2反应制造更高价值化学品是目前的研究目标。
（1）250℃时，以镍合金为催化剂，向4L容器中通入6molCO2、6molCH4，发生如下反应：
CO2（g）＋CH4（g）
2CO（g）＋2H2（g）。
平衡体系中各组分体积分数如下表：
物质
CH4
CO2
CO
H2
体积分数
0.1
0.1
0.4
0.4
①此温度下该反应的平衡常数K=__________。
②已知：
CH4（g）＋2O2（g）＝CO2（g）＋2H2O（g）△H=
890.3kJ·mol－1
CO（g）＋H2O（g）＝CO2（g）＋H2（g）△H=+2.8kJ·mol－1
2CO（g）＋O2（g）＝2CO2（g）△H=
566.0kJ·mol－1
反应CO2（g）＋CH4（g）
2CO（g）＋2H2（g）的△H=_____________kJ·mol－1
（2）以二氧化钛表面覆盖Cu2Al2O4为催化剂，可以将CO2和CH4直接转化成乙酸。
①在不同温度下催化剂的催化效率与乙酸的生成速率如图所示。
250～300℃时，温度升高而乙酸的生成速率降低的原因是______。
②为了提高该反应中CH4的转化率，可以采取的措施是________。
（3）Li2O、Na2O、MgO均能吸收CO2；
①如果寻找吸收CO2的其他物质，下列建议不合理的是______。
a.可在具有强氧化性的物质中寻找
b.可在碱性氧化物中寻找
c.可在ⅠA、ⅡA族元素形成的氧化物中寻找
②Li2O吸收CO2后，产物用于合成Li4SiO4，Li4SiO4用于吸收、释放CO2，原理是：
在500℃，CO2与Li4SiO4接触后生成Li2CO3；平衡后加热至700℃，反应逆向进行，放出CO2，Li4SiO4再生，说明该原理的化学方程式是_____________。
（4）高温电解技术能高效实现下列反应：
CO2+H2O
CO+H2+O2，其可将释放的CO2转化为具有工业利用价值的产品。
工作原理示意图如下：
CO2在电极a放电的电极反应式是______________。
7.随着科技的进步，合理利用资源、保护环境成为当今社会关注的焦点。
甲胺铅碘（CH3NH3PbI3）用作全固态钙钛矿敏化太阳能电池的敏化剂，可由CH3NH2、PbI2及HI为原料合成，回答下列问题：
（1）制取甲胺的反应为CH3OH（g）＋NH3（g）⇌CH3NH2（g）＋H2O（g） ΔH。
已知该反应中相关化学键的键能数据如下：
共价键
C—O
H—O
N—H
C—N
C—H
键能/kJ·mol－1
351
463
393
293
414
则该反应的ΔH＝_________kJ·mol－1。
（2）上述反应中所需的甲醇工业上利用水煤气合成，反应为CO（g）＋2H2（g）⇌CH3OH（g） ΔH<0。
在一定条件下，将1molCO和2molH2通入密闭容器中进行反应，当改变某一外界条件（温度或压强）时，CH3OH的体积分数φ（CH3OH）变化趋势如图所示：
①平衡时，M点CH3OH的体积分数为10%，则CO的转化率为_________。
②X轴上a点的数值比b点_________（填“大”或“小”）。
某同学认为上图中Y轴表示温度，你认为他判断的理由是________________________________。
（3）工业上可采用CH3OH
CO+2H2的方法来制取高纯度的CO和H2。
我国学者采用量子力学方法，通过计算机模拟，研究了在钯基催化剂表面上甲醇制氢的反应历程，其中吸附在钯催化剂表面上的物种用*标注。
甲醇（CH3OH）脱氢反应的第一步历程，有两种可能方式：
方式A：
CH3OH*→CH3O*＋H*Ea=+103.1kJ·mol-1
方式B：
CH3OH*→CH3*＋OH*Eb=+249.3kJ·mol-1
由活化能E值推测，甲醇裂解过程主要历经的方式应为_________（填A、B）。
下图为计算机模拟的各步反应的能量变化示意图。
该历程中，放热最多的步骤的化学方程式为______________________________________________。
（4）常温下，PbI2饱和溶液（呈黄色）中c（Pb2+）＝1.0×10-3mol·L－1，则Ksp（PbI2）＝_________。
8.联氨（N2H4）和次磷酸钠（NaH2PO2）都具有强还原性，都有着广泛的用途。
（1）已知：
①N2H4
（1）+O2（g）＝N2（g）+2H2O（g）△H1=-621.5kJ•mol-1
②N2O4
（1）＝N2（g）+2O2（g）△H2=+204.3kJ•mol-1
则火箭燃料的燃烧反应为2N2H4
（1）+N2O4
（1）＝3N2（g）+4H2O（g）△H=__。
（2）已知反应N2H4（g）+2Cl2（g）
N2（g）+4HCl（g），T℃时，向2L恒容密闭容器中加入2molN2H4（g）和4molCl2（g），测得Cl2和HCl的浓度随时间的关系如图所示。
①0～10min内，用N2（g）表示的平均反应速率v（N2）=__。
②M点时，N2H4的转化率为__（精确到0.1）%。
③T℃时，达到平衡后再向该容器中加入1.2molN2H4（g）、0.4molCl2（g）、0.8molN2（g）、1.2molHCl（g），此时平衡__（填“正向移动”“逆向移动”或“不移动”）。
（3）①次磷酸（H3PO2）是一元酸，常温下，1.0mol•L-1的NaH2PO2溶液pH为8，则次磷酸的Ka=__。
②用次磷酸钠通过电渗析法制备次磷酸，装置如图所示。
交换膜A属于__（“阳离子”或“阴离子”）交换膜，电极N的电极反应式为___。
9.煤的气化和液化是现代能源工业中重点考虑的综合利用技术。
最常见的气化方法是用煤作原料生产水煤气，而比较流行的液化方法是煤在催化剂等条件下生产CH3OH。
已知制备甲醇的有关化学反应如下：
①CO2（g）+3H2（g）⇌CH3OH（g）+H2O（g）△H1=−90.8kJ•mol−1
②CO（g）+H2O（g）⇌CO2（g）+H2（g）△H2=−412kJ•mol−1
③CO（g）+2H2（g）⇌CH3OH（g）△H3
I．回答下列问题：
（1）欲提高甲醇的产率，可以采取的措施有______（填字母序号）。
A．升高温度B．增大压强C．降低温度D．降低压强
（2）提高甲醇反应选择性的关键因素是______。
（3）保持温度和容积不变，下列描述能说明反应③达到平衡状态的是______（填字母序号）。
A．v（CO）：
v（H2）：
v（CH3OH）=1：
2：
1
B．混合气体的压强不再随时间的变化而变化
C．单位时间内断裂2molH−H键，同时生成3molC−H键
D．一段时间内的平均反应速率等于0
E．混合气体的平均摩尔质量保持不变
Ⅱ．在一密闭容器中投入1molCO和2molH2发生反应③，实验测得平衡时甲醇的物质的量随温度、压强变化关系如图1所示：
（4）压强P1______P2（填“＞”、“＜“或”=”）。
（5）M、N两点的化学反应速率：
vM______vN（填“＞”、“＜“或“=”）
（6）对于气相反应，用某组分B的平衡压强P（B）代替物质的量浓度c（B）也可表示平衡常数（Kp），则M点时，平衡常数Kp=______（P1=5MPa）。
（7）甲、乙两个恒容密闭容器的体积相同，向甲中加入1molCO和2molH2，向乙中加入2molCO和4molH2，测得不同温度下CO的平衡转化率如图2所示，则L、M两点容器内压强：
P（M）______2P（L），平衡常数：
K（M）______K（L）（填“＞”、“＞”或“=”）。
10.氮的氧化物是造成大气污染的主要物质。
研究氮氧化物的反应机理对消除环境污染有重要意义。
（1）NO在空气中存在如下反应：
2NO（g）+O2（g）⇌2NO2（g）△H,上述反应分两步完成，其反应历程如下图所示：
回答下列问题：
①写出反应I的热化学方程式_____________。
②反应I和反应Ⅱ中，一个是快反应，会快速建立平衡状态，而另一个是慢反应。
决定2NO（g）+O2（g）⇌2NO2（g）反应速率的是_______（填“反应I”或“反应Ⅱ”）；对该反应体系升高温度，发现总反应速率反而变慢，其原因可能是__________（反应未使用催化剂）。
（2）用活性炭还原法处理氮氧化物的有关反应为：
C（s）+2NO（g）⇌N2（g）+CO2（g）。
向恒容密闭容器中加入一定量的活性炭和NO，T℃时，各物质起始浓度及10min和20min各物质平衡浓度如表所示：
①T℃时，该反应的平衡常数为__________（保留两位有效数字）。
②在10min时，若只改变某一条件使平衡发生移动，20min时重新达到平衡，则改变的条件是__________。
③在20min时，保持温度和容器体积不变再充入NO和N2，使二者的浓度均增加至原来的两倍，此时反应v正_______v逆（填“>”、“<”或“=”）。
（3）NO2存在如下平衡：
2NO2（g）⇌N2O4（g）△H<0，在一定条件下NO2与N2O4的消耗速率与各自的分压（分压=总压×物质的量分数）有如下关系：
v（NO2）=k1·p2（NO2），v（N2O4）=k2·p（N2O4），相应的速率与其分压关系如图所示。
一定温度下，k1、k2与平衡常数Kp（压力平衡常数，用平衡分压代替平衡浓度计算）间的关系是k1=_______；在上图标出点中，指出能表示反应未达到平衡状态的点是_________。
11.随着科学技术的发展和环保要求不断提高，CO2的捕集利用技术成为研究的重点。
Ⅰ.工业上使用的捕碳剂有NH3和（NH4）2CO3，它们与CO2可发生如下可逆反应：
NH3（l）＋H2O（l）＋CO2（g）
NH4HCO3（aq） ΔH1
2NH3（l）＋H2O（l）＋CO2（g）
（NH4）2CO3（aq） ΔH2
（NH4）2CO3（aq）＋H2O（l）＋CO2（g）
2NH4HCO3（aq） ΔH3
则ΔH3＝_________________（用含ΔH1、ΔH2的代数式表示）。
Ⅱ.目前国际空间站处理CO2的一个重要方法是将CO2还原，所涉及的化学反应方程式为CO2（g）＋4H2（g）
CH4（g）＋2H2O（g），已知：
H2的体积分数随温度的升高而增加。
（1）该反应的ΔS________0（填“＞”“＜”或“＝”），该反应的ΔH________0（填“＞”或“＜”）。
（2）在恒容密闭容器中通入等物质的量的CO2和H2并发生上述反应，T℃下，CO2物质的量浓度c（CO2）随时间t变化的曲线如图所示。
下列能说明反应达到平衡状态的是________（填字母代号）。
A．体系压强保持不变B．混合气体密度保持不变
C．甲烷和水蒸气的物质的量之比保持不变D．H2的质量分数保持不变
（3）T℃下，反应前20s的平均反应速率v（H2）＝______________（用含a、b的代数式表示）。
（4）T℃下，该反应的平衡常数K＝_________________________（用含a、b的代数式表示）。
（5）若降低温度，反应重新达到平衡，则v（正）________；CO2转化率________（填“增大”“减小”或“不变”）。
Ⅲ.工业上常用高浓度的K2CO3溶液吸收CO2，得溶液X，再利用电解法使K2CO3溶液再生，其装置示意图如图所示：
（1）在阳极区发生的反应包括___________________________________和H＋＋HCO3－=CO2↑＋H2O。
（2）简述CO32－在阴极区再生的原理：
____________________________。
12.含氮物质被广泛应用于化肥、制药、合成纤维等化工行业造福人类，但如果使用或处理不当，也会对环境造成影响。
如何合理地使用含氮物质，是化学学科肩负的重要社会责任。
请根据所学知识解答下列问题：
（1）利用甲烷催化还原氮氧化物。
已知：
Ⅰ：
Ⅱ.
则CH4将NO还原为N2的热化学方程式为____________________________。
（2）在
密闭容器中通入
和
，在一定温度下进行反应Ⅱ，反应时间（t）与容器内气体总压强（p）的数据见下表：
反应时间t/min
0
2
4
6
8
10
总压强P/100kPa
4.80
5.44
5.76
5.92
6.00
6.00
由表中数据计算，
内
_________
，该温度下的浓度平衡常数
___________。
（3）在一密闭的恒容容器中，若按
投料进行反应Ⅱ，下列说法正确的是_______。
A．使用催化剂可以提高CH4的平衡转化率
B．若反应Ⅱ在400℃和50０℃的平衡常数分别为Ka和Kb，则Ka>Kb
C．投料比不变，温度越低，反应一定时间后CH4的转化率越高
D．投料比不变，增加反应物的浓度，达到新平衡后CH4的转化率减小
E．若
，说明反应达到平衡状态
（4）SCR（选择性催化还原）脱硝法是工业上消除氮氧化物的常用方法，反应原理为：
。
其他条件相同，在甲、乙两种催化剂作用下，相同时间时NO转化率与温度的关系如图。
①工业上选择催化剂__________（填“甲”或“乙”）
②在催化剂甲作用下，温度高于210℃时，NO转化率降低的原因可能是_______（写一条即可）。
（5）工业合成尿素的反应如下：
，在恒定温度下，将NH3和CO2按2∶1的物质的量之比充入一体积为10L的密闭容器中（假设容器体积不变，生成物的体积忽略不计），经
达到平衡，各物质的浓度变化曲线如图所示，若保持平衡时的温度和体积不变，25min时再向容器中充入2mol的NH3和1molCO2，在40min时重新达到平衡，请在图中画出
内NH3的浓度变化曲线。
13.甲胺铅碘（CH3NH3PbI3）可用作全固态钙钛矿敏化太阳能电池的敏化剂，该物质可由甲胺（CH3NH2）、PbI2及HI为原料来合成。
请回答下列问题：
（1）制取甲胺的反应为CH3OH（g）+NH3（g）==CH3NH2（g）+H2O（g），已知该反应中相关化学键的键能数据如下表所示：
共价键
C-O
H-O
N-H
C-N
键能/（kJ
mol-1）
351
463
393
293
则该反应的△H=_____kJ·mol－1
（2）工业上利用水煤气合成甲醇的反应为CO（g）+2H2（g）
CH3OH（g）△H<0。
一定温度下，向体积为2L的密闭容器中加入CO和H2，5min末反应达到化学平衡状态，测得各组分浓度如下表所示。
物质
CO
H2
CH3OH
浓度/（mol
L-1）
0.9
1.0
0.6
①0～5min内，用CO表示的平均反应速率为_____。
②既能加快反应速率，又能提高氢气转化率的措施有_____（答一条即可）。
③能说明上述反应已达化学平衡状态的是_____（填字母）。
A．v正（CO）=2v逆（H2）B．混合气体密度保持不变
C．反应容器内压强保持不变D．混合气体的平均摩尔质量不变
（3）PbI2可由Pb3O4和HI反应制备，反应的化学方程式为_____
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