南方凤凰台届高考化学二轮复习检测与评估专题八 化学反应原理综合题型研究.docx

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南方凤凰台届高考化学二轮复习检测与评估专题八化学反应原理综合题型研究

专题八　化学反应原理综合题型研究

非选择题

1.（2013·佛山二模）以下是一些物质在常压下的熔、沸点数据:

钾

钠

Na2CO3

金刚石

石墨

熔点/℃

63.65

97.8

851

3550

3850

沸点/℃

774

882.9

1850（分解产生CO2）

——

4250

金属钠和CO2在常压、890℃下发生如下反应:

4Na（g）+3CO2（g）

2Na2CO3（l）+C（s,金刚石）　ΔH=-1080.9kJ·mol-1

（1）上述反应的平衡常数表达式为　　　　　　;若4v正（Na）=3v逆（CO2）,反应是否达到平衡　　　　（填“是”或“否”）。

（2）若反应在10L密闭容器、常压下进行,温度由890℃升高到1860℃,若反应时间为10min,金属钠的物质的量减少了0.2mol,则10min内CO2的平均反应速率为　　　　　　　　　　　。

（3）高压下有利于金刚石的制备,理由是　。

（4）由CO2（g）+4Na（g）

2Na2O（s）+C（s,金刚石）　ΔH=-357.5kJ·mol-1;则Na2O固体与C（金刚石）反应得到Na（g）和液态Na2CO3（l）的热化学方程式为　　　　　　　　　　　　　　　　　　。

（5）下图开关K接M时,石墨作　　　　极,电极反应式为　　　　　　　　　　　　。

K接N一段时间后测得有0.3mol电子转移,作出n[Al（OH）3]随n（H2O）消耗变化的图像（反应物足量,标明有关数据）。

2.（2013·东山二模）“温室效应”是全球关注的环境问题之一。

CO2是目前大气中含量最高的一种温室气体。

因此,控制和治理CO2是解决温室效应的有效途径。

（1）将不同量的CO（g）和H2O（g）分别通入到体积为2L的恒容密闭容器中,进行反应:

CO（g）+H2O（g）

CO2（g）+H2（g）,得到如下三组数据:

实验组

温度/℃

起始量/mol

平衡量/mol

达到平衡所需时间/min

CO

H2O

H2

CO

1

650

4

2

1.6

2.4

6

2

900

2

1

0.4

1.6

3

3

900

a

b

c

d

t

①实验1条件下平衡常数K=　　　　（取小数点后两位数字）。

②实验3中,若平衡时,CO的转化率大于水蒸气,则

的值　　　　（填具体值或取值范围）。

③实验4,若900℃时,在此容器中加入10molCO、5molH2O、2molCO2、5molH2,则此时v（正）　　　　（填“<”、“>”或“=”）v（逆）。

（2）CO2在自然界循环时可与CaCO3反应,CaCO3是一种难溶物质,其Ksp=2.8×10-9。

CaCl2溶液与Na2CO3溶液混合可形成CaCO3沉淀,现将等体积的CaCl2溶液与Na2CO3溶液混合,若Na2CO3溶液的浓度为2×10-4mol·L-1,则生成沉淀所需CaCl2溶液的最小浓度为　　　　　　　　。

（3）已知:

BaSO4（s）+4C（s）

4CO（g）+BaS（s）　ΔH1=+571.2kJ·mol-1,

BaSO4（s）+2C（s）

2CO2（g）+BaS（s）　ΔH2=+226.2kJ·mol-1。

则反应C（s）+CO2（g）

2CO（g）的ΔH3=　　　　kJ·mol-1。

（4）寻找新能源是解决温室效应的一条重要思路。

磷酸亚铁锂LiFePO4是一种新型汽车锂离子电池,总反应为FePO4+Li

LiFePO4,电池中的固体电解质可传导Li+,则该电池放电时的正极和负极反应式分别为　　　　　　　　　　　　　　和　　　　　　　　　　　　。

若用该电池电解蒸馏水（电解池电极均为惰性电极）,当电解池两极共有3360mL气体（标准状况）产生时,该电池消耗锂的质量为　　　　g。

3.（2013·茂名二模）TiO2俗称钛白粉,用途广泛,现正广泛开发,将来有机会成为新工业。

工业上利用TiO2制备金属钛的流程如下:

精TiCl4

金属钛

已知:

Ti（s）+O2（g）

TiO2（s）　　ΔH=-946kJ·mol-1

2C（s）+O2（g）

2CO（g）　　ΔH=-221kJ·mol-1

Ti（s）+2Cl2（g）

TiCl4（g）　ΔH=-815kJ·mol-1

某温度下各物质的沸点如下:

物质

TiCl4

FeCl3

SiCl4

AlCl3

沸点/℃

136

310

56.5

180

回答下列问题:

（1）在氯化工序中发生反应:

TiO2（s）+2Cl2（g）+2C（s）

TiCl4（g）+2CO（g）。

试计算其反应的ΔH=　　　　kJ·mol-1;该反应的平衡常数表达式为K=　　　　　　　　,在右图中作出TiCl4达到平衡后百分含量随温度的变化趋势图。

（2）氯化过程中带入的副产物有FeCl3、SiCl4和AlCl3,可用　　　　方法获得较纯净的TiCl4。

（3）TiO2与Cl2发生反应:

TiO2（s）+2Cl2（g）

TiCl4（l）+O2（g）　ΔH=+151kJ·mol-1。

该反应在高温条件下难以发生,但加入碳后反应能顺利进行,试解析上述原因:

　。

（4）还原工序要在惰性气体的气氛中进行的理由是　。

4.（2012·惠州一模）二甲基亚砜有消炎止痛、镇静等作用。

甲醇和硫化氢在γ-Al2O3催化剂作用下生成甲硫醚（

）,甲硫醚再与NO2反应制取二甲基亚砜（

）,有关反应如下:

反应①:

2CH3OH（l）+H2S（g）

（CH3）2S（l）+2H2O（l）　ΔH=-akJ·mol-1

反应②:

（CH3）2S（l）+NO2（g）

（CH3）2SO（l）+NO（g）　ΔH=-bkJ·mol-1

反应③:

2NO（g）+O2（g）

2NO2（g）ΔH=-ckJ·mol-1

（1）写出用甲硫醚直接和氧气反应制取二甲基亚砜反应的热化学方程式:

　　　　　　　。

（2）能说明反应2CH3OH（l）+H2S（g）

（CH3）2S（l）+2H2O（l）达平衡状态的是　　　　（填字母）。

（不考虑:

2NO2

N2O4）

A.v（CH3OH）=2v（H2S）B.恒容容器中,体系的压强不再改变

C.恒容容器中,体系中气体的密度不再改变D.恒容容器中,NO2的深度不再改变

（3）反应③在一定条件下可达到平衡,则此条件下该反应的平衡常数表达式为K=　　　　。

（4）N2O5是一种新型绿色硝化剂,其制备方法有以下两种。

①方法1:

4NO2（g）+O2（g）

2N2O5（g）　ΔH=-56.76kJ·mol-1　

常温下,该反应能逆向自发进行,则逆反应的ΔS　　　　（填“>”、“<”或“=”）0。

②方法2:

用硼氢化钠燃料电池作电源,采用电解法制备得到N2O5,工作原理如右图。

则硼氢化钠燃料电池的正极反应式为　。

5.甲醇是一种可再生能源,具有广泛的开发和应用前景。

（1）已知在常温常压下:

①2CH3OH（l）+3O2（g）

2CO2（g）+4H2O（g）　ΔH=-1275.6kJ·mol-1

②H2O（l）

H2O（g）ΔH=+44.0kJ·mol-1

写出表示甲醇燃烧热的热化学方程式:

　。

（2）工业上一般采用下列两种反应合成甲醇:

反应A:

CO2（g）+3H2（g）

CH3OH（g）+H2O（g）　ΔH1

反应B:

CO（g）+2H2（g）

CH3OH（g）　ΔH2

①取五份等体积的CO2和H2混合气体（物质的量之比均为1∶3）,分别加入温度不同、容积相同的恒容密闭容器中,发生上述反应,反应相同时间后,测得甲醇的体积分数φ（CH3OH）与反应温度T的关系曲线如右图所示,则上述CO2转化为甲醇反应的ΔH1　　　　（填“>”、“=”或“<”）0。

相对于反应A,反应B的优点是　　　　　　　　。

②对于反应A,若容器容积不变,下列措施可增加甲醇产率的是　　　　（填字母）。

A.升高温度B.增加CO2的量

C.充入He,使体系总压强增大D.按原比例再充入CO2和H2

③某温度下,将4molCO和12molH2充入2L密闭容器中发生反应B,达到平衡后,测得c（CO）=0.5mol·L-1,则该温度下反应的平衡常数为　　　　。

④某种甲醇-空气燃料电池是采用铂作电极,稀硫酸作电解质溶液。

该电池工作时负极的电极反应式可表示为　。

6.（2012·浙江理综）物质（t-BuNO）2在正庚烷溶剂中发生如下反应:

（t-BuNO）2

2（t-BuNO）。

（1）当（t-BuNO）2的起始浓度（c0）为0.50mol·L-1时,实验测得20℃时的平衡转化率（α）是65%。

列式计算20℃时上述反应的平衡常数K=　　　　。

（2）一定温度下,随着（t-BuNO）2的起始浓度增大,其平衡转化率　　　　（填“增大”、“不变”或“减小”）。

已知20℃时该反应在CCl4溶剂中的平衡常数为1.9,若将反应溶剂正庚烷改成CCl4,并保持（t-BuNO）2起始浓度相同,则它在CCl4溶剂中的平衡转化率　　　　（填“大于”、“等于”或“小于”）其在正庚烷溶剂中的平衡转化率。

（3）实验测得该反应的ΔH=+50.5kJ·mol-1,活化能Ea=90.4kJ·mol-1。

下列能量关系图合理的是　　　　（填字母）。

（4）该反应的ΔS　　　　（填“>”、“<”或“=”）0。

在　　　　（填“较高”或“较低”）温度下有利于该反应自发进行。

（5）通过比色分析得到30℃时（t-BuNO）2浓度随时间的变化关系如右图所示,请在同一图中绘出t-BuNO浓度随时间的变化曲线。

7.（2012·广州天河区二模）煤的液化是把固体煤炭通过化学加工过程,使其转化成为液体燃料、化工原料和产品的先进洁净煤技术,其中合成CH3OH是最重要的研究方向之一。

（1）在2L的密闭容器中,由CO2和H2合成甲醇:

CO2（g）+3H2（g）

CH3OH（g）+H2O（g）,在其他条件不变的情况下,探

究温度对反应的影响,实验结果如右图所示（注:

T2>T1,均大于300℃）。

①温度为T2时,从反应开始到平衡,生成甲醇的平均反应速率为　。

②通过分析右上图,温度对反应CO2（g）+3H2（g）

CH3OH（g）+H2O（g）的影响可以概括为　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。

③下列情形能说明上述反应已达到平衡状态的是　　　　（填字母）。

A.体系压强保持不变

B.密闭容器中CO2、H2、CH3OH（g）、H2O（g）4种气体共存

C.CH3OH与H2物质的量之比为1∶3

D.每消耗1molCO2的同时生成3molH2

④已知H2（g）和CH3OH（l）的燃烧热ΔH分别为-285.8kJ·mol-1和-726.5kJ·mol-1,写出由CO2和H2生成液态甲醇和液态水的热化学方程式:

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。

（2）在容积可变的密闭容器中,由CO和H2合成甲醇CO（g）+2H2（g）

CH3OH（g）,CO在不同温度下的平衡转化率与压强的关系如右图所示。

①该反应的平衡常数表达式K=　　　　　　　　　　　,250℃、0.5×104kPa下的平衡常数　　　　（填“>”、“<”或“=”）300℃、1.5×104kPa下的平衡常数。

②实际生产中,该反应条件控制在250℃、1.3×104kPa左右,选择此压强而不选择更高压强的理由是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。

③在右图中画出350℃时CO的平衡转化率随压强变化的大致曲线。

8.将煤气化转化成合成气,然后通过一碳化工路线合成各种油品和石化产品是一碳化工极为重要的领域,具有广阔的前景,在未来相当一段时期将成为一碳化工的主要领域。

除去水蒸气后的水煤气含55%59%的H2,15%18%的CO,11%13%的CO2,少量的H2S、CH4,除去H2S后,可采用催化或非催化转化技术,将CH4转化成CO,得到CO、CO2和H2的混合气体,是理想的合成甲醇原料气,即可进行甲醇合成。

水煤气法制甲醇的工艺流程图如下:

（1）制水煤气的主要化学方程式为C（s）+H2O（g）

CO（g）+H2（g）,此反应是吸热反应。

①此反应的化学平衡常数表达式为　　　　　　。

②下列能增大碳的转化率的措施是　　　　（填字母）。

A.加入C（s）　　　B.加入H2O（g）　　　C.升高温度　　　D.增大压强

（2）将CH4转化成CO,工业上常采用催化转化技术,其反应原理为CH4（g）+

O2（g）

CO（g）+2H2O（g）　ΔH=-519kJ·mol-1。

工业上要选择合适的催化剂,分别对X、Y、Z三种催化剂进行如下实验（其他条件相同）:

①X在T1℃时催化效率最高,能使正反应速率加快约3×105倍

②Y在T2℃时催化效率最高,能使正反应速率加快约3×105倍

③Z在T3℃时催化效率最高,能使逆反应速率加快约1×106倍

已知:

T1>T2>T3,根据上述信息,你认为在生产中应该选择的适宜催化剂是　　　　（填“X”、“Y”或“Z”）,选择的理由是　　　　　　　　　　　　　　　　。

（3）合成气经压缩升温后进入10m3甲醇合成塔,在催化剂作用下,进行甲醇合成,主要反应如下:

2H2（g）+CO（g）

CH3OH（g）　ΔH=-90.8kJ·mol-1,T4℃下此反应的平衡常数为160。

此温度下,在密闭容器中加入CO、H2,反应进行到某时刻测得各组分的浓度如下:

物　质

H2

CO

CH3OH

浓度/mol·L-1

0.2

0.1

0.4

比较此时正、逆反应速率的大小:

v（正）　　　（填“>”、“<”或“=”）v（逆）。

（4）生产过程中,合成气要进行循环,其目的是　　　　　　　　　　　　　　。

专题八　化学反应原理综合题型研究

1.

（1）K=

　否

（2）0.0015mol·L-1·min-1

（3）增大压强加快反应速率,平衡向正反应方向移动

（4）3Na2O（s）+C（s,金刚石）

4Na（g）+Na2CO3（l）ΔH=-4.2kJ·mol-1

（5）正　O2+2H2O+4e-

4OH-

2.

（1）①2.67　②<1　③<

（2）5.6×10-5mol·L-1

（3）+172.5

（4）FePO4+Li++e-

LiFePO4　Li-e-

Li+　1.4

3.

（1）-90　

（2）蒸馏（或分馏）

（3）降低生成物O2的浓度,使平衡正向移动

（4）防止高温下Na（Ti）与空气中的O2（或CO2）作用

4.

（1）2（CH3）2S（l）+O2（g）

2（CH3）2SO（l）

ΔH=-（2b+c）kJ·mol-1

（2）BC

（3）

（4）①>　②H2O2+2e-

2OH-

5.

（1）CH3OH（l）+

O2（g）

CO2（g）+2H2O（l）

ΔH=-725.8kJ·mol-1

（2）①<　无副产物生成,原子利用率高　②BD

③

　④CH3OH+H2O-6e-

6H++CO2

6.

（1）2.4

（2）减小　小于

（3）D

（4）>　较高

（5）见下图

7.

（1）①

mol·L-1·min-1

②当其他条件一定时,升高温度,反应速率加快;当其他条件一定时,升高温度,平衡逆向移动

③AD

④CO2（g）+3H2（g）

CH3OH（l）+H2O（l）

ΔH=-130.9kJ·mol-1

（2）①

　>

②在1.3×104kPa下,CO的转化率已经很高,如果增加压强,CO的转化率提高不大,而生产成本增加,得不偿失

③

8.

（1）①K=

　②BC

（2）Z　催化效率高且活性温度低（或催化活性高,速率快,反应温度低,产率高）

（3）>

（4）提高原料利用率（或提高产量、产率）