湖北浠水高二化学下学期专题练习微专题十化学反应原理综合题型研究.docx
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湖北浠水高二化学下学期专题练习微专题十化学反应原理综合题型研究
微专题十 化学反应原理综合题型研究
1.开发新能源是解决环境污染的重要举措,工业上常用CH4和CO2反应制备H2和CO。
（1）钯的化合物PdCl2通过化学反应可用来检测CO气体,该反应的反应物与生成物有CO、
Pd、H2O、HCl、PdCl2和一种未知物质X,X的化学式为 。
（2）甲烷经重整催化作用提供反应气的燃料电池如下图所示（以熔融Li2CO3和K2CO3为电解
质）。
通入甲烷的电极为 （填“正极”或“负极”）,正极的电极反应式
为 ,该电池工作一段时间后,消耗
甲烷3.36L（标准状况,下同）,则B极上消耗空气和二氧化碳混合气体的体积为
L。
[已知空气中V（N2）∶V（O2）=4∶1]
（3）CO2通过碳化反应可将钙镁的氢氧化物中的Ca2+、Mg2+分离。
化学方程式为
Ca（OH）2+Mg（OH）2+3CO2
CaCO3+Mg（HCO3）2+H2O。
已知:
25℃时,CaCO3的Ksp为2.5×10-9,碳
酸钙的溶解度是 g。
（4）①将一定量的CO2（g）和CH4（g）通入一恒容密闭容器中发生反
应:
CO2（g）+CH4（g）
2CO（g）+2H2（g）。
其他条件相同,在不
同催化剂（Ⅰ、Ⅱ）作用下反应相同时间后,体系中CO含量
随反应温度的变化如图所示。
在a点与b点对应的反应条
件下,反应继续进行一段时间后达到平衡,平衡常数
Ka （填“>”、“<”或“=”）Kb;c点CO含量高于b
点的原因是
②为了探究反应CO2（g）+CH4（g）
2CO（g）+2H2（g）的反应速率与浓度的关系,起始时向恒容密
闭容器中通入CH4与CO2,使其物质的量浓度均为1.0mol·L-1。
平衡时,根据相关数据绘
制出两条反应速率-浓度关系曲线:
v正-c（CH4）和v逆-c（CO）。
则与曲线v正-c（CH4）相对应的是上图中曲线 （填“甲”或“乙”）;该反应
达到平衡后,某一时刻降低温度,反应重新达到平衡,平
衡常数减小,则此时曲线甲对应的平衡点可能为
（填字母,下同）,曲线乙对应的平衡点
可能为 。
2.研究和深度开发CO、CO2的应用对构建生态文明社会具有重要的意义。
（1）CO可用于炼铁,已知:
Fe2O3（s）+3C（s）
2Fe（s）+3CO（g） ΔH1=+489.0kJ·mol-1
C（s）+CO2（g）
2CO（g） ΔH2=+172.5kJ·mol-1
则CO还原Fe2O3（s）的热化学方程式
为 。
（2）分离高炉煤气得到的CO与空气可设计成燃料电池,若电解质为碱性。
写出该燃料电池的负
极反应式:
（3）
CO2和H2充入一定体积的密闭容器中,在两种温度下发生反应:
CO2（g）+3H2（g）
CH3OH（g）+H2O（g）。
测得CH3OH的物质的量随时
间的变化如右图。
①由右图判断该反应ΔH 0,曲线Ⅰ、Ⅱ对应的平衡常
数KⅠ KⅡ。
（填“>”、“=”或“<”）
②一定温度下,在容积相同且固定的两个密闭容器中,按如下方式加入反应物,一段时间后达
到平衡。
容器
甲
乙
反应物
投入量
1molCO2、
3molH2
amolCO2、bmolH2、
cmolCH3OH（g）、cmolH2O（g）
若甲中平衡后气体的压强为开始的0.8倍,要使平衡后乙与甲中相同组分的体积分数相
等,且起始时维持化学反应向逆反应方向进行,则c的取值范围为 。
③一定温度下,此反应在恒容密闭容器中进行,能判断该反应达到化学平衡状态的依据是
（填字母）。
a.容器中压强不变b.H2的体积分数不变c.c（H2）=3c（CH3OH）d.容器中密度不变
e.2个C
O键断裂的同时有3个C—H键形成
（4）将燃煤废气中的CO2转化为二甲醚的反应原理为2CO2（g）+6H2（g）
CH3OCH3（g）+3H2O（g）。
二甲醚可用作直接燃料电池,1mol二甲醚分子经过电化学氧化,可以产生 个电
子的电量;根据化学反应原理,分析增加压强对制备二甲醚反应的影
响:
。
3.研究NOx、CO等大气污染气体的处理及利用的方法具有重要意义,可实现绿色环保、节能
减排、废物利用等目的。
（1）利用甲烷催化还原NOx:
CH4（g）+4NO2（g）
4NO（g）+CO2（g）+2H2O（g） ΔH1=-574kJ·mol-1
CH4（g）+4NO（g）
2N2（g）+CO2（g）+2H2O（g） ΔH2=-1160kJ·mol-1
甲烷直接将NO2还原为N2的热化学方程式为
（2）已知等体积的一氧化碳和水蒸气进入反应器时,发生如下反
应:
CO（g）+H2O（g）
H2（g）+CO2（g）,500℃时的平衡常数为9,若在该温度下进行反应,设
起始时CO和H2O的浓度均为0.02mol·L-1,则CO的平衡转化率为 。
（3）用活化后的V2O5作催化剂,氨气将NO还原成N2的一种反应历程如图1所示。
图1 氨气选择性还原NO反应历程图2 气体中含氮组分浓度随温度变化
①写出总反应的化学方程式:
。
②测得该反应的平衡常数与温度的关系为lgK=5.08+,该反应是 （填“吸热”或
“放热”）反应。
③该反应的含氮气体组分随温度变化如图2所示,当温度达到700K时,发生副反应的化学
方程式为 。
（4）图3是用食盐水作电解液电解烟气脱氮的一种原理图,NO被阳极产生的氧化性物质氧化为N,尾气经氢氧化钠溶液吸收后排入空气。
图4是电流密度和溶液pH对烟气脱硝的影响。
图3图4 电流密度、pH对NO去除率的影响
①NO被阳极产生的氧化性物质氧化为N反应的离子方程式为
。
②溶液的pH对NO去除率影响的原是 。
③若极板面积为10cm2,实验烟气含NO1.5%,流速为0.070L·s-1（气体体积已折算成标准状况,
且烟气中无其他气体被氧化）,法拉第常数为96500C·mol-1,测得电流密度为1.0A·cm-2。
列式计算实验中NO去除率:
。
4.氮氧化物（NOx）、SO2和CO2等气体会造成环境问题。
对燃煤废气进行化学方法处理,可实现绿
色环保、节能减排、废物利用等目的。
（1）利用甲烷催化还原NOx:
CH4（g）+4NO2（g）
4NO（g）+CO2（g）+2H2O（g）ΔH1=-572kJ·mol-1
CH4（g）+4NO（g）
2N2（g）+CO2（g）+2H2O（g）ΔH2=-1160kJ·mol-1
H2O（l）
H2O（g） ΔH3=+44kJ·mol-1
写出甲烷将NO2还原为N2并生成液态水时的热化学方程
式:
。
（2）工业上利用CO2生产甲醇燃料,反应为CO2（g）+3H2（g）
CH3OH（g）+H2O（g） ΔH=-49.0kJ·
mol-1。
将6molCO2和8molH2充入容积为2L的密闭容器中（温度不变）,H2的物质的量随时间
变化如下图实线所示（图中字母后的数字表示对应坐标）。
①该反应在08min内CO2的平均反应速率为 。
②列式计算此温度下该反应的平衡常数:
。
③第12min后,保持温度不变,向该密闭容器中再充入1molCO2（g）和3molH2O（g）,则
v正 （填“大于”、“小于”或“等于”）v逆。
④仅改变某一条件再进行实验,测得H2物质的量变化如上图虚线所示。
与实线相比,曲线Ⅰ
改变的条件可能是 ,曲线Ⅱ改变的条件可能是 。
（3）
采用右图装置将SO2转化为重要化工原料。
若A为SO2,B为O2,
则A为 极,该极电极反应式
为 。
（4）常温下,Ksp（BaCO3）=2.5×10-9,Ksp（BaSO4）=1.0×10-10,欲用1L
Na2CO3溶液将0.01molBaSO4转化为BaCO3,则
c（Na2CO3）≥ 。
5.2013年,“雾霾”成为年度关键词。
近年来,对“雾霾”的防护与治理成为越来越重要的环
境问题和社会问题。
雾霾主要由二氧化硫、氮氧化物和可吸入颗粒物这三项组成。
（1）机动车的尾气是雾霾形成的原因之一,近几年有人提出利用选择性催化剂,利用汽油中挥发
出来的C3H6催化还原尾气中的NO气体,请写出该过程的化学方程
式:
。
（2）我国北方到了冬季烧煤供暖所产生的废气也是雾霾的主要来源之一。
经研究发现将煤炭在
O2/CO2的气氛下燃烧能够降低燃煤时NO的排放,主要反应如下:
2NO（g）+2CO（g）
N2（g）+2CO2（g） ΔH
若①N2（g）+O2（g）
2NO（g）ΔH1=+180.5kJ·mol-1
②CO（g）
C（s）+O2（g）ΔH2=+110.5kJ·mol-1
③C（s）+O2（g）
CO2（g）ΔH3=-393.5kJ·mol-1
则ΔH= kJ·mol-1。
（3）燃煤尾气中的SO2用NaOH溶液吸收形成NaHSO3溶液,在pH为47时电解,硫元素在铅阴极
上被电解还原为Na2S2O4。
Na2S2O4俗称保险粉,广泛应用于染料、印染、造纸、食品工业以
及医学上。
这种技术是最初的电化学脱硫技术之一。
请写出该电解反应中阴极的电极反应
式:
。
（4）SO2经过净化后与空气混合进行催化氧化后制取硫酸
或者硫酸铵,其中SO2发生催化氧化的反应为
2SO2（g）+O2（g）
2SO3（g）。
若在T1℃、0.1MPa条
件下,往一密闭容器通入SO2和O2
[其中n（SO2）∶n（O2）=2∶1],测得容器内总压强与反
应时间如右上图所示。
①该反应的化学平衡常数表达式:
K= 。
②图中A点时,SO2的转化率为 。
③计算SO2催化氧化反应在图中B点的压强平衡常数
Kp= （用平衡分压代替平衡浓度计算,分压=总压×物质的量分数）。
④若在T2℃、其他条件不变的情况下测得压强的变化曲线如上图所示,则T1 （填
“>”、“<”或“=”）T2;其中C点的正反应速率vC（正）与A点的逆反应速率vA（逆）的大小
关系为vC（正） （填“>”、“<”或“=”）vA（逆）。
6.Ⅰ.利用CH4和CO2可以制造价值更高的化学产品。
已知下列反应:
①CH4（g）+2O2（g）
CO2（g）+2H2O（g）ΔH1=akJ·mol-1
②CO（g）+H2O（g）
CO2（g）+H2（g）ΔH2=bkJ·mol-1
③2CO（g）+O2（g）
2CO2（g）ΔH3=ckJ·mol-1
（1）求反应CH4（g）+CO2（g）
2CO（g）+2H2（g） ΔH= （用含a、b、c的代数
式表示）kJ·mol-1。
（2）一定条件下,等物质的量的
（1）中反应物反应生成的气体可合成二甲醚（CH3OCH3）,同时还产
生了一种可以参与大气循环的无机化合物,该反应的化学方程式
为 。
（3）用Cu2Al2O4作催化剂,一定条件下发生反应CO2（g）+CH4（g）
CH3COOH（g）,温度与催化剂的
催化效率和乙酸的生成速率的关系如下图所示。
①250300℃时,乙酸的生成速率降低的原因是 。
②300400℃时,乙酸的生成速率升高的原因是 。
Ⅱ.钠硫电池以熔融金属Na、熔融S和多硫化钠（Na3Sx）分别作为两个电极的反应物,多孔固体
Al2O3陶瓷（可传导Na+）为电解质,其反应原理如下:
Na2Sx
2Na+xS（3物质
Na
S
Al2O3
熔点/℃
97.8
115
2050
沸点/℃
892
444.6
2980
（4）根据上表数据,判断该电池工作的适宜温度应为 （填字母）。
A.100℃以下 B.100300℃C.300350℃ D.3502050℃
（5）关于钠硫电池,下列说法正确的是 （填字母）。
A.放电时,电极A为负极B.放电时,Na+的移动方向为从B到A
C.充电时,电极A应连接电源的正极D.充电时,电极B的电极反应式为-2e-
xS
（6）25℃时,若用钠硫电池作为电源电解500mL0.2mol·L-1NaCl溶液,当溶液的pH变为
13时,电路中通过电子的物质的量为 mol,两极的反应物的质量差为
g（假设电解前两极反应物的质量相等）。
7.科学家利用太阳能分解水生成的氢气在催化剂作用下与二氧化碳反应生成甲醇,并开发出直
接以甲醇为燃料的燃料电池。
已知H2（g）、CO（g）和CH3OH（l）的燃烧热ΔH分别为-285.8
kJ·mol-1、-283.0kJ·mol-1和-726.5kJ·mol-1。
请回答下列问题:
（1）用太阳能分解10mol水消耗的能量是 kJ。
（2）甲醇不完全燃烧生成一氧化碳和液态水的热化学方程式为
。
（3）在容积为2L的密闭容器中,由CO2和H2合成甲醇,在其他条件不变的情况下,考察温度对
反应的影响,实验结果如下图所示（注:
T1、T2均大于300℃）。
下列说法正确的是 （填序号）。
①温度为T1时,从反应开始到平衡,生成甲醇的平均速率为v（CH3OH）=mol·L-1·min-1
②该反应在T1时的平衡常数比T2时的小
③该反应为放热反应
④处于A点的反应体系从T1变到T2,达到平衡时增大
（4）在T1温度时,将1molCO2和3molH2充入一密闭恒容容器中,充分反应达到平衡后,
若CO2的转化率为α,则平衡时容器内的压强与起始压强之比为 。
（5）在直接以甲醇为燃料的电池中,电解质溶液为酸性,负极反应式为 、
正极反应式为 。
理想状态下,该燃料电池消耗1mol甲醇所能产生的最大电能为702.1kJ,则该燃料电池
的理论效率为 （燃料电池的理论效率是指电池所产生的最大电能与
燃料电池反应所能释放的全部能量之比）。
8.Ⅰ.（26题节选）与MnO2-Zn电池类似,K2FeO4-Zn也可以组成碱性电池,K2FeO4在电池中作为正
极材料,其电极反应式为 ,该电池总反应的离子
方程式为 。
Ⅱ.（27题节选）光气（COCl2）在塑料、制革、制药等工业中有许多用途,工业上采用高温下将CO
与Cl2在活性炭催化下合成。
（1）工业上利用天然气（主要成分为CH4）与CO2进行高温重整制备CO,已知CH4、H2和CO的燃烧
热（ΔH）分别为-890.3kJ·mol-1、-285.8kJ·mol-1和-283.0kJ·mol-1,则生成1m3（标准
状况）CO所需热量为 。
（2）COCl2的分解反应为COCl2（g）
Cl2（g）+CO（g）ΔH=+108kJ·mol-1。
反应体系达到平衡后,
各物质的浓度在不同条件下的变化如下图所示（第10min到14min的COCl2浓度变化曲线
未示出）。
①计算反应在第8min时的平衡常数K= 。
②比较第2min反应温度T
（2）与第8min反应温度T（8）的高低:
T
（2） （填
“<”、“>”或“=”）T（8）。
③若12min时反应于温度T（8）下重新达到平衡,此时c（COCl2）= mol·L-1。
④比较产物CO在2~3min、5~6min和12~13min时平均反应速率[平均反应速率分别以
v（23）、v（56）、v（1213）表示]的大小:
。
⑤比较反应物COCl2在5~6min和15~16min时平均反应速率的大小:
v（5~6） （填
“<”、“>”或“=”）v（15~16）,原因是 。
答案
1.
（1）CO2
（2）负极 O2+2CO2+4e-
2C 23.52（3）5×10-4
（4）①= c点与b点反应均未达到平衡,但c点温度高于b点,反应速率更快,相同时间内生成
CO的量更多,所以c点CO的含量更高 ②乙 E B
2.
（1）Fe2O3（s）+3CO（g）
2Fe（s）+3CO2（g）ΔH=-28.5kJ·mol-1
（2）CO+4OH-―2e-
C+2H2O（3）①< > ②0.4（4）12NA 该反应分子数减少,压强增加使平衡右移,CH3OCH3产率增加;压强增加,反应速率增
大
3.
（1）CH4（g）+2NO2（g）
N2（g）+CO2（g）+2H2O（g）ΔH=-867kJ·mol-1
（2）75%
（3）①4NH3+4NO+O2
4N2+6H2O ②放热 ③4NH3+5O2
4NO+6H2O
（4）①3Cl2+8OH-+2NO
2N+6Cl-+4H2O ②次氯酸钠在酸性条件下氧化性增强
③×100%=73.7%
4.
（1）CH4（g）+2NO2（g）
N2（g）+CO2（g）+2H2O（l） ΔH=-954kJ·mol-1
（2）①0.125mol·L-1·min-②K===0.5③小于 ④升温 加压
（3）负 SO2-2e-+2H2O
4H++S（4）0.25mol·L-1
5.
（1）2C3H6+18NO
6CO2+6H2O+9N2
（2）-746.5
（3）2HS+2H++2e-
S2+2H2O（4）① ②45% ③24300（MPa）-1④< >
6.Ⅰ.
（1）a+2b-2c
（2）3CO+3H2
CH3OCH3+CO2
（3）①催化剂的催化效率降低,化学反应速率降低 ②温度升高,化学反应速率加快
Ⅱ.（4）C （5）AD （6）0.05 2.3
7.
（1）2858
（2）CH3OH（l）+O2（g）
CO（g）+2H2O（l）ΔH=-443.5kJ·mol-1
（3）③④（4）1-
（5）2CH3OH+2H2O-12e-
2CO2↑+12H+
3O2+12H++12e-
6H2O 96.6%
8.Ⅰ.Fe+3e-+4H2O
Fe（OH）3↓+5OH-
2Fe+8H2O+3Zn
2Fe（OH）3+3Zn（OH）2+4OH-
Ⅱ.
（1）5.52×103kJ
（2）①0.234 ②< ③0.031 ④v（5~6）>v（2~3）=v（12-13） ⑤> 在相同温度时,该反
应的反应物浓度越高,反应速率越大
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