高考化学真题专项汇编卷知识点12化学反应原理综合.docx
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高考化学真题专项汇编卷知识点12化学反应原理综合
高考化学真题专项汇编卷（2017—2019）知识点12：
化学反应原理综合
学校：
___________姓名：
___________班级：
___________考号：
___________
一、填空题
1.由
羟基丁酸生成
丁内酯的反应如下：
在298K下，
羟基丁酸水溶液的初始浓度为
，测得
丁内酯的浓度随时间变化的数据如表所示。
回答下列问题：
21
50
80
100
120
160
220
0.024
0.050
0.071
0.081
0.090
0.104
0.116
0.132
（1）该反应在50～80min内的平均反应速率为
。
（2）120min时
羟基丁酸的转化率为。
（3）298K时该反应的平衡常数
。
（4）为提高
羟基丁酸的平衡转化率，除适当控制反应温度外，还可采取的措施是
1.答案：
（1）0.0007
（2）0.5（50%）（3）
（4）将
内酯移走
解析：
（1）在50∼80min内v（γ−丁内酯）=（0.050−0.071）/30mol/l（L.min）=0.0007mol/（L.min），
故答案为：
0.0007；
（2）120min时γ−丁内酯浓度为0.090mol/L,根据方程式知,120min内消耗γ−羟基丁酸的物质的量浓度为0.090mol/L,120min时γ−羟基丁酸的转化率=
△cc（初始）×100%=0.090mol/L/0.180mol/L×100%=50%或0.5，故答案为：
50%或0.5；
（3）220min时反应达到平衡状态，
可逆反应
开始（mol/L）0.180 0
反应（mol/L）0.132 0.132
平衡（mol/L）0.048 0.132
化学平衡常数K=（γ−丁内酯）c（γ−羟基丁酸）=0.132/0.048=11/4,故答案为：
11/4；
（4）为提高γ−羟基丁酸的平衡转化率，除适当控制反应温度外，还可以通过减小生成物浓度实现，所以可以通过将γ−内酯移走实现，故答案为：
γ−内酯移走。
2.CO2的资源化利用能有效减少CO2排放，充分利用碳资源。
（1）.CaO可在较高温度下捕集CO2，在更高温度下将捕集的CO2释放利用。
CaC2O4·H2O热分解可制备CaO，CaC2O4·H2O加热升温过程中固体的质量变化见下图。
①写出400~600℃范围内分解反应的化学方程式：
。
②与CaCO3热分解制备的CaO相比，CaC2O4·H2O热分解制备的CaO具有更好的CO2捕集性能，其原因是。
（2）.电解法转化CO2可实现CO2资源化利用。
电解CO2制HCOOH的原理示意图如下。
①写出阴极CO2还原为HCOO−的电极反应式：
。
②电解一段时间后，阳极区的KHCO3溶液浓度降低，其原因是。
（3）.CO2催化加氢合成二甲醚是一种CO2转化方法，其过程中主要发生下列反应：
反应Ⅰ：
CO2（g）+H2（g）
CO（g）+H2O（g）ΔH=41.2kJ·mol−1
反应Ⅱ：
2CO2（g）+6H2（g）
CH3OCH3（g）+3H2O（g）ΔH=﹣122.5kJ·mol−1
在恒压、CO2和H2的起始量一定的条件下，CO2平衡转化率和平衡时CH3OCH3的选择性随温度的变化如图。
其中：
CH3OCH3的选择性=
×100％
①温度高于300℃，CO2平衡转化率随温度升高而上升的原因是。
②220℃时，在催化剂作用下CO2与H2反应一段时间后，测得CH3OCH3的选择性为48%（图中A点）。
不改变反应时间和温度，一定能提高CH3OCH3选择性的措施有。
2.答案：
（1）①CaC2O4
CaCO3+CO↑
②CaC2O4·H2O热分解放出更多的气体，制得的CaO更加疏松多孔
（2）①CO2+H++2e−
HCOO−或CO2+
+2e−
HCOO−+
②阳极产生O2，pH减小，
浓度降低；K+部分迁移至阴极区
（3）①反应Ⅰ的ΔH＞0，反应Ⅱ的ΔH＜0，温度升高使CO2转化为CO的平衡转化率上升，使CO2转化为CH3OCH3的平衡转化率下降，且上升幅度超过下降幅度
②增大压强，使用对反应Ⅱ催化活性更高的催化剂
解析：
（1）①令CaC2O4·H2O的物质的量为1mol，即质量为146g，根据图像，第一阶段剩余固体质量为128，原固体质量为146g，相差18g，说明此阶段失去结晶水，第二阶段从剩余固体质量与第一阶段剩余固体质量相对比，少了28g，相差1个CO，因此400℃~600℃范围内，分解反应方程式为CaC2O4
CaCO3＋CO↑；
②CaC2O4·H2O热分解放出更多的气体，制得的CaO更加疏松多孔，增加与CO2的接触面积，更好捕捉CO2；
（2）①根据电解原理，阴极上得到电子，化合价降低，CO2＋
＋2e－=HCOO－＋
，或CO2＋H＋＋2e－=HCOO－；
②阳极反应式为2H2O－4e－=O2↑＋4H＋，阳极附近pH减小，H＋与
反应，同时部分K＋迁移至阴极区，所以电解一段时间后，阳极区
KHCO3溶液浓度降低；
（3）①根据反应方程式，反应I为吸热反应，升高温度，平衡向正反应方向移动，CO2的转化率增大，反应II为放热反应，升高温度，平衡向逆反应方向进行，CO2的转化率降低，根据图像，上升幅度超过下降幅度，因此温度超过300℃时，CO2转化率上升；
②图中A点CH3OCH3的选择性没有达到此温度下平衡时CH3OCH3的选择性，依据CH3OCH3选择性公式，提高CH3OCH3选择性，不改变反应时间和温度时，根据反应II，可以增大压强，或者使用对反应II催化活性更高的催化剂。
3.氢能源是最具应用前景的能源之一，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高纯氢的方法之一。
①反应器中初始反应的生成物为H2和CO2，其物质的量之比为4∶1，甲烷和水蒸气反应的方程式是______________。
②已知反应器中还存在如下反应：
i.CH4（g）+H2O（g）=CO（g）+3H2（g）ΔH1
ii.CO（g）+H2O（g）=CO2（g）+H2（g）ΔH2
iii.CH4（g）=C（s）+2H2（g）ΔH3
……
iii为积炭反应，利用ΔH1和ΔH2计算ΔH3时，还需要利用__________反应的ΔH。
③反应物投料比采用n（H2O）∶n（CH4）=4∶1，大于初始反应的化学计量数之比，目的是________________（选填字母序号）。
a.促进CH4转化b.促进CO转化为CO2c.减少积炭生成
④用CaO可以去除CO2。
H2体积分数和CaO消耗率随时间变化关系如下图所示。
从t1时开始，H2体积分数显著降低，单位时间CaO消耗率_______（填“升高”“降低”或“不变”）。
此时CaO消耗率约为35%，但已失效，结合化学方程式解释原因：
____________________________。
（2）可利用太阳能光伏电池电解水制高纯氢，工作示意图如下。
通过控制开关连接K1或K2，可交替得到H2和O2。
①制H2时，连接_______________。
产生H2的电极反应式是_______________。
②改变开关连接方式，可得O2。
③结合①和②中电极3的电极反应式，说明电极3的作用：
________________________。
3.答案：
（1）CH4+2H2O=4H2+CO2;
C（s）+CO2（g）=2CO（g）;
abc;
降低;
H2体积分数在t1之后较少，结合CaO+H2O=Ca（OH）2可知水蒸气浓度较小，反应器内反应逆向反应，氧化钙很难和CO2反应，因而失效
（2）K1;
2H2O+2e-=H2↑+2OH-;
连接K1或K2时，电极3分别作为阳极材料和阴极材料，并且NiOOH和Ni（OH）2相互转化提供电子转移
解析：
（1）①由于生成物为H2和CO2，其物质的量之比为4：
1，反应物是甲烷和水蒸气，因而反应方程式为CH4+2H2O=4H2+CO2；
②ⅰ-ⅱ可得CH4（g）+CO2（g）=2CO（g）+2H2（g）,设为ⅳ，用ⅳ-ⅲ可得C（s）+CO2（g）=2CO（g），因为还需利用C（s）+CO2（g）=2CO（g）反应的焓变；
③初始反应n（H2O）:
n（CH4）=2：
1，说明加入的水蒸气过量，又反应器中反应都存在一定可逆性，根据反应ⅰ知水蒸气浓度越大，甲烷的转化率越高，a正确；根据反应ⅱ知水蒸气浓度越大，CO的转化率越高，b正确；ⅰ和ⅱ产生氢气，使得氢气浓度变大，抑制反应ⅲ，积炭生成量减少，c正确；
④t1时CaO消耗率曲线斜率减小，因而单位时间内CaO的消耗率降低，H2体积分数在t1之后较少，结合CaO+H2O=Ca（OH）2可知水蒸气浓度较小，反应器内反应逆向反应，氧化钙很难和CO2反应，因而失效
（2）①电极生成H2时，根据电极放电规律可知H+得到电子变为氢气，因而电极须连接负极，因而制H2时，连接K1，该电池在碱性溶液中，由H2O提供H+，电极反应式为2H2O+2e-=H2↑+2OH-；
③电极3上NiOOH和Ni（OH）2相互转化，其反应式为NiOOH+e-+H2O
Ni（OH）2+OH-，当连接K1时，Ni（OH）2失去电子变为NiOOH，当连接K2时，NiOOH得到电子变为Ni（OH）2，因而作用是连接K1或K2时，电极3分别作为阳极材料和阴极材料，并且NiOOH和Ni（OH）2相互转化提供电子转移。
4.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−1①
H2（g）+I2（g）=2HI（g）ΔH2=−11.0kJ·mol−1②
对于反应：
（g）+I2（g）=
（g）+2HI（g）③ΔH3=___________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下图所示，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_________________________。
4.答案：
（1）.+89.3;
（2）.40％;3.56×104;BD
（3）.CD;
（4）.Fe电极;
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