高考化学大题突破精炼篇化学反应原理综合1.docx

高考化学大题突破精炼篇化学反应原理综合1.docx

《高考化学大题突破精炼篇化学反应原理综合1.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《高考化学大题突破精炼篇化学反应原理综合1.docx（22页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

高考化学大题突破精炼篇化学反应原理综合1

化学反应原理综合

（1）

1、氮氧化物会形成光化学烟雾和酸雨，可采取下列方法对氰氧化物进行处理。

（1）.SNCR脱硝技术的原理：

4NO（g）+4NH3（g）+O2（g）＝4N2（g）+6H2O（g）△H＝－1627.2kJ/mol

6NO（g）+4NH3（g）＝5N2（g）+6H2O（g）△H＝－1807.0kJ/mol

2NO（g）+O2（g）＝2NO2（g）△H＝－113.0kJ/mol

6NO2（g）+8NH3（g）＝7N2（g）+12H2O（g）△H＝____________kJ/mol；

（2）.NSR（NOx储存还原）工作原理：

NOx的储存和还原在不同时段交替进行，如图a所示。

①NOx储存转化为Ba（NO3）2过程中，参加反应的NO和02的物质的量之比为_________________。

②H2还原Ba（NO3）2的过程分两步进行，图b表示该过程相关物质浓度随时间的变化关系。

第一步反应的化学方程式为__________________。

（3）.SCR消除氮氧化物的反应原理：

△H<0

其他条件相同，某密闭容器中分别投入NH3、NO、O2，在甲、乙两种催化剂作用下，NO转化率与温度的关系如图c所示。

在催化剂甲作用下，图中Y点处（对应温度为210℃）NO的转化率一定不是该温度下的平衡转化率的原因是__________________。

工业实际选择催化剂乙的原因是___________________。

（4）.①用石灰乳吸收氨的氧化物，原理为：

为使吸收充分

___（选填“≥”或“≤”）l。

②目前可采用电解的方法除去废水中的

，原理如图d所示。

写出阴极的电极反应式：

__________________。

2、氨气在工农业生产和国防科技中有着重要应用,科研工作者对其进行着广泛研究。

请回答:

（1）.某课题组实现了在常温常压下,以氮气和液态水为原料制备氨气,同时有氧气生成。

已知,在一定温度和压强下,由最稳定的单质生成1mol纯物质的热效应,称为该物质的生成热（ΔH）。

常温常压下、相关物质的生成热如下表所示:

物质

-46

-242

上述合成氨反应的热化学方程式为__________。

（2）利用生物电池,以

为原料合成氨的装置如下图所示。

Q、R均为能化剂,据图示判断,负极反应的催化剂为__________（填“Q”或“R”）;正极的电极反应式为__________。

（3）氨气是工业制硝酸的主要原料之一,催化氧化步骤中发生的主要反应如下:

I.

II.

将固定比例

和

的混合气体以一定流速通过填充有催化剂的反应器,反应产率与温度的关系如图1所示。

①催化氧化步骤中,最适宜的温度为__________（填“

”或“

”）。

②低于

℃时,NO的产率较低的原因为__________。

③高于

℃时,NO的产率降低的可能原因为__________（填选项字母）

A.催化剂活性降低   B.平衡常数减小

C.反应活化能增大   D.氨气溶于水

④

℃时,向20L恒容密闭容器中充人2mol

和2.75mol

发生反应

I.反应过程中各物质的物质的量的随时间（t）变化关系如图2所示。

℃时,该反应的平衡常数K=__________;5min时,改变了某一外界条件,所改变的条件可能为__________。

3、近段时间，全国范围内的雾霾天气严重影响了人们的身体健康，环境问题越来越受到人们的重视。

汽车尾气中含有较多的NO和CO，两种气体均会使人体中毒。

处理大气中的污染物，打响“蓝天白云”保卫战是当前的重要课题

请回答下列问题

（1）.一氧化碳、氢气既是重要的能源，也可以催化还原NO等消除污染，还可以在一定条件下制取CH3OH。

已知：

①N2（g）+O2（g）===2NO（g）△H=+180.5kJ·mol－1；

②2H2（g）+O2（g）===2H2O

（1）△H=－571.6kJ·mol－1；

③H2O（g）===H2O

（1）△H=－44kJ·mol－1。

写出H2与NO反应生成N2和水蒸气的热化学方程式：

______________________。

（2）.CO可用于合成甲醇，反应方程式为CO（g）+2H2（g）

CH3OH（g）。

在密闭容器中充有10molCO和20molH2，在催化剂作用下发生反应生成甲醇，改变条件，测得CO的平衡转化率与温度（T）、压强（p）的关系如图所示。

则该反应的△H___________0（填“>”或“<”）。

若达到平衡状态A时，容器的体积为10L，则在平衡状态B时平衡常数K=___________，此时容器的体积为___________L。

（3）.工业上采用加压条件下，在含冷却装置的吸收塔中，以去离子水为吸收剂吸收NO，得到40%的硝酸。

原理如下：

2NO（g）+O2（g）

2NO2（g）△H=－114kJ/mol

3NO2（g）+H2O（ｌ）

2HNO3（aq）+NO（g）△H=－6992kJ/molo

采用降温操作的两个原因是_________________________________。

（4）利用电解原理也可以处理工厂烟气。

如图为工业生产模拟装置。

其中A、B为多孔电极（外接电源未画出），则A为___________极（填“正”“负”“阴”或“阳”），电极反应式为______________________。

Ⅹ溶液中溶质的成分为___________（填化学式）。

4、回答下列问题:

1.催化剂是化工技术的核心,绝大多数的化工生产需采用催化工艺。

（1）新的研究表明,可以将CO2转化为炭黑进行回收利用,反应原理如图所示。

整个过程中Fe3O4是__________。

（2）已知反应N2（g）+3H2（g）

2NH3（g）ΔH<0。

按n（N2）:

n（H2）=1:

3向反应容器中投料,在不同温度下分别达到平衡时,混合气体中NH3的质量分数随压强变化的曲线如图所示。

①下列说法正确的是__________。

（填字母序号）

A.曲线a、b、c对应的温度由低到高

B.加入催化剂能加快化学反应速率和提高H2的转化率

C.图中Q、M、N点的平衡常数:

K（N）>K（Q）=K（M）

②M点对应H2的转化率是__________。

③2007年化学家格哈德•埃特尔在哈伯研究所证实了氢气与氮气在固体催化剂表面合成氨的反应过程,示意图如下:

和

分别表示N2、H2和NH3。

e表示生成的NH3离开催化剂表面,b和c的含义分别是__________和__________。

（3）有机反应中也常用到催化剂。

某反应原理可用下图表示,写出此反应的化学方程式__________。

2.过二硫酸钾（K2S2O8）在科研与工业上有重要用途。

（1）某厂采用湿法K2S2O8氧化脱硝和氨法脱硫工艺综合处理燃煤锅炉烟气,提高了烟气处理效率,处理液还可以用作城市植被绿化的肥料。

一定条件下,NO去除率随温度变化的关系如图所示。

80℃时,若NO初始浓度为450mg·m-3,tmin达到最大去除率,NO去除的平均反应速率:

v（NO）=__________mol·L-1·min-1（列代数式,不必计算结果）。

（2）过二硫酸钾可通过“电解→转化→提纯”方法制得,电解装置示意图如图所示。

常温下,电解液中含硫微粒的主要存在形式与pH的关系如下图所示:

在阳极放电的离子主要是

阳极区电解质溶液的pH范围为__________,阳极的电极反应式为__________。

5、地球大气中CO2含量的增加会加剧温室效应,因此该物质的综合利用成为人们研究的热门领域。

回答下列与CO2有关的问题:

（1）.在一定条件下,利用CO2与H2反应可制备乙烯,写出该反应的化学方程式__________.

（2）.应用CO2氧化天然气,可制备工业合成氨的原料气之一,反应的热化学方程式是CH4（g）+CO2（g）

2CO（g）+2H2（g）    ΔH。

该可逆反应达到平衡时,CH4的转化率与温度、压强的关系如图所示:

压强为p2时,c点正逆反应速率:

v（正）__________v（逆）（选填"="">"或"<"）。

a、b、d三点对应的平衡常数Ka、Kb、Kd的大小顺序为__________.

（3）.工业炼铁工艺中,高炉内存在可逆反应:

C（s）+CO2（g）

2CO（g）    ΔH。

向某恒压（p总）密闭容器中加入足量的碳和1molCO2,测得平衡体系中气体体积分数与温度的关系如图所示:

①650℃时,达平衡吸收的热量为43kJ,则该反应的ΔH=__________kJ·mol-1.

②800℃时,平衡常数Kp=__________（Kp为以分压表示的平衡常数,计算结果保留2位小数）。

（4）.通过电化学方法可将CO2转化为乙烯,其原理如下图,M电极接电源__________（选填“正极”或“负极”）,电极N的电极反应为__________.

6、研究发现,NOx和SO2是雾霾的主要成分.

1.NOx主要来源于汽车尾气,可以利用化学方法将二者转化为无毒无害的物质。

已知:

N2（g）+O2（g）⇌2NO（g）ΔH=+180kJ·mol−1

2CO（g）+O2（g）⇌2CO2（g）ΔH=-564kJ·mol−1

（1）2NO（g）+2CO（g）

2CO2（g）+N2（g）ΔH=__________,该反应在__________下能自发进行（填“高温”“低温”或“任意温度”）。

（2）T℃时,将等物质的量的NO和CO充入容积为2L的密闭容器中,保持温度和体积不变,反应过程（0~15min）中NO的物质的量随时间变化如上图所示。

①已知:

平衡时气体的分压=气体的体积分数×体系的总压强,T℃时达到平衡,此时体系的总压强为p=20MPa,则T℃时该反应的压力平衡常数Kp=__________;平衡后,若保持温度不变,再向容器中充入NO和CO2各0.3mol,平衡将__________（填“向左”“向右”或“不”）移动。

②15min时,若改变外界反应条件,导致n（NO）发生如图所示的变化,则改变的条件可能是__________（填字母）。

A.增大CO浓度    B.升温    C.减小容器体积      D.加入催化剂

2.SO2主要来源于煤的燃烧。

燃烧烟气的脱硫减排是减少大气中含硫化合物污染的关键。

已知:

亚硫酸:

（3）请通过计算证明,NaHSO3溶液显酸性的原因:

__________。

（4）如上方图示的电解装置,可将雾霾中的NO、SO2转化为硫酸铵,从而实现废气的回收再利用。

通入NO的电极反应式为__________;若通入的NO体积为4.48L（标况下）,则另外一个电极通入的SO2质量至少为__________g。

7、氮及其化合物如NH3及铵盐、N2H4、N2O4等在中学化学、化工工业、国防等领域占有重要地位。

（1）发射航天火箭常用肼（N2H4）与N2O4作燃料与助燃剂。

肼（N2H4）与N2O4的反应为

2N2H4（g）+N2O4（g）=3N2（g）+4H2O（g）   ΔH=-1077kJ·moL-1。

已知相关反应的化学键键能数据如下表所示:

化学键

N-H

N-H

O-H

E/（kJ·moL-1）

390

190

946

460

①使1molN2O4（g）分子中化学键完全断裂时需要吸收的能量是__________。

②下列能说明2N2H4（g）+N2O4（g）=3N2（g）+4H2O（g）ΔH 达平衡状态的是__________。

a.混合气体的平均相对分子质量不变    

b.V（N2）=3V（N2O4）

c.N2H4的质量保持不变               

d.ΔH不再变化

（2）N2O4与NO2之间存在反应N2O4（g）

2NO2（g）。

将一定量的N2O4放入恒容密闭容器中,测得其平衡转化率[α（N2O4）]随温度的变化如下图所示。

①由图推测该反应的△H__________0（填>”或“<”）,理由为__________。

②图中a点对应温度下,已知N2O4的起始压强p0为108kPa,则该温度下反应的平衡常数Kp= __________（用平衡分压代替平衡浓度计算,分压=总压×物质的量分数）。

3.电解NO2制备NH4NO3,其工作原理如下图所示。

①阴极的电极反应式为__________。

②为使电解产物全部转化为NH4NO3,需补充某种化合物——物质A,则A的化学式为__________。

8、甲醇在工业中有广阔的用途

已知:

①2CH3OH（l）+2O2（g）=2CO（g）+4H2O（l）  ΔH=-akJ·mol-1

②2CO（g）+O2（g）=2CO2（g）  ΔH=-bk]·mol-1

（1）反应2CH3OH（l）+3O2（g）=2CO（g）+4H2O（l）的ΔH=___________。

（2）.CH3OH不充分燃烧时,生成C、CO和CO2以及气态水,将所有的产物通入一个10L的密闭容器中,在一定条件下发生可逆反应:

CO（g）+H2O（g）

CO2（g）+H2（g）ΔH>0

①有利于提高CO平衡转化率的条件是___________。

（填正确答案标号）

A.高温

B.低温

C.低压

D.高压

②下列事实能说明该反应达到平衡的是___________。

（填正确答案标号）

A.体系中的颜色不发生变化

B.v正（CO）/v逆（H2）=1

C.c（CO）/c（H2）=1

D.CO2的浓度不再发生变化

③向该密闭容器中充入2molCO,4.8molH2O。

在200℃下,20分钟后达到平衡,测得CO的转化率为60%,v（CO2）=___________;该温度下的平衡常数是___________。

（3）在加热条件下用甲醇气相法制备CO和H2时,常采用加NiO作催化剂。

发生2CH3OH（l）

2CO（g）+4H2（g） ΔH>0,日产量与温度的关系如图所示。

①保证较高日产量的适宜温度是__________;

②310℃以后日产量下降的原因可能是__________。

（4）21世纪甲醇燃料电池是最佳动力源之一。

甲醇空气电池成为了车载电池,该燃料电池工作时的电池反应:

2CH3OH（l）+3O2（g）=2CO2（g）+4H2O（l）。

原理图如图。

①c处应通入_________________________________;

②该电池的负极反应式为_________________________________。

9、以氢为原料的工业生产工艺及氢的获得是科技工作者研究的重要课题。

（1）工业生产中可利用H2还原CO2制备清洁能源甲醇。

①已知CO（g）和H2（g）的燃烧热（ΔH）分别为-283.0kJ·mol-1、-285.8kJ·mol-1。

由H2和CO生成甲醇的热化学方程式为:

2H2（g）+CO（g）CH3OH

（1）的ΔH=-91kJ·mol-1。

则3H2（g）+CO2（g）CH3OH

（1）+H2O

（1）的ΔH=__________kJ·mol-1。

②将一定量的CO2和H2充入到某恒容密闭容器中,测得在不同催化剂作用下,相同时间内CO2的转化率如图甲所示。

该反应在a点达到平衡状态,a点转化率比b点的高,其原因是__________。

（2）利用CO和H2O生产H2:

CO（g）+H2O（g）

CO2（g）+H2（g）。

将不同配比的CO（g）和H2O（g）分别通入体积为2L的恒容密闭容器中。

有关数据如下表:

温度℃

起始量

平衡数据

CO/mol

H2O/mol

H2/mol

CO转化率

时间/min

650

4

2

1.6

6

900

3

2

33.3%

3

①该反应的正反应为__________反应（填“吸热”、“放热”）。

②650℃时,下列叙述说明达到化学平衡状态的是__________（填标号）

a.v（CO）:

v（H2O）:

v（H2）:

v（CO2）=1:

1:

1:

1

b.生成nmolCO2（g）的同时生成nmolH2O（g）

c.nmolCO断裂的同时断裂2n molH—H

d.某时刻,n（CO）:

n（H2O）:

n（CO2）:

n（H2）=6:

1:

4:

4

③900℃时,达平衡时v（H2O）=__________mol·L-1·min-1。

（结果保留两位有效数字）

（3）利用工业废气中的H2S热分解制H2:

2H2S（g）2H2（g）+S2（g）。

现将0.2molH2S（g）通入某恒压密闭容器中,起始压强p0=aMPa,在不同温度下测得H2S的平衡转化率如图乙所示,则T6℃时,该反应的Kp=__________（用含a的代数式表示）。

答案以及解析

1答案及解析：

答案：

1.ΔH=–2735.6kJ·mol–12.4∶38H2＋Ba（NO3）2

BaO＋2NH3＋5H2O3.平衡转化率是该温度下的最大转化率，此时Y点NO的转化率明显低于同温度下乙作催化剂时NO的转化率在低温下，使用催化剂乙，NO转化率很高4.≥2

＋4H2O＋6e-=N2＋8OH—

解析：

1.已知：

①4NO（g）+4NH3（g）+O2（g）＝4N2（g）+6H2O（g）△H＝－1627.2kJ/mol

②6NO（g）+4NH3（g）＝5N2（g）+6H2O（g）△H＝－1807.0kJ/mol

③2NO（g）+O2（g）＝2NO2（g）△H＝－113.0kJ/mol

则根据盖斯定律可知（①－③）×3－②即得到反应6NO2（g）+8NH3（g）＝7N2（g）+12H2O（g）△H＝－2735.6kJ/mol；

2.①反应中氮元素化合价从+2价升高到+5价，失去3个电子，氧气中氧元素化合价从0价降低到－2价，得到2个电子，根据电子得失守恒可知参加反应的NO和02的物质的量之比为4∶3；②根据图像可知第一步反应的还原产物是氨气，则结合图a可知第一步反应的化学方程式为8H2＋Ba（NO3）2

BaO＋2NH3＋5H2O。

3.由于平衡转化率是该温度下的最大转化率，此时Y点NO的转化率明显低于同温度下乙作催化剂时NO的转化率，所以在催化剂甲作用下，图中Y点处（对应温度为210℃）NO的转化率一定不是该温度下的平衡转化率。

根据图像可知在低温下，使用催化剂乙，NO转化率很高，所以工业实际选择催化剂乙；

4.①由于NO不能与氢氧化钙反应，而NO2可以，所以为使吸收充分，NO2与NO的体积之比应该≥l。

②阴极

得到电子发生还原反应生成氮气，因此阴极的电极反应式为2

＋4H2O＋6e-＝N2＋8OH—。

2答案及解析：

答案：

1.

2.Q;

3.①

②温度较低时,反应速率慢,同时部分反应物生成

③AB④0.075;升高温度或缩小容器容积

解析：

1.由信息可得

;

的热效应是（-46×2）kJ/mol,

的热效应为（-242×2）kJ/mol,两式变形得到合成氨的热化学方程式为

。

2.根据原电池工作原理,负极上失去电子,化合价升高,所以通氢气的的一端为负极,根据装置图知Q为负极的催化剂;通氮气一极为正极,正极反应式为

3.①制硝酸用

和氧气反应生成NO,NO与

反应生成

与水反应生成硝酸。

℃时NO的产率最高,因此最适宜的温度是

℃。

②低于

℃时,反应速率慢,同时部分反应物转化为

造成NO的产率较低。

③催化剂活性受温度影响,在一定温度时催化剂催化效率最高,超过此温度催化剂的活性就会降低,故A正确;根据反应方程式可知,生成NO的反应是放热反应,升高温度,平衡逆向移动,平衡常数减小,故B正确;活性能大小不影响平衡移动,故C错误;水为气态,所以氨气溶于水是错误的,故D错误。

④根据图2,4min时达到平衡,

根据化学平衡常数表达式

代入数据计算得K=0.075。

由图知氨气和氧气的物质的量增大,NO和

的物质的量减小,说明改变这一条件平衡向逆反应方向移动,即升高温度或缩小容器容积。

3答案及解析：

答案：

1.2H2（g）+2NO（g）=2H2O（g）+N2（g）△H=-664.1kJ

mol-12.<123.降低温度平衡正向移动，硝酸高温下易分解4.阳极

解析：

1.已知①N2（g）+O2（g）=2NO（（g）△H=+180.5kJ

mol-1

②2H2（g）+O2（g）=2H2O

（1）△H=-571.6kJ

mol-1

③H2O（g）=H2O

（1）△H=-44kJ

mol-1，

则利用盖斯定律将②-③

-①可得2H2（g）+2NO（g）=2H2O（g）+N2（g）△H=-571.6kJ

mol-1-（-44kJ

mol-1）×2-180.5kJ

mol-1=-664.1kJ

mol-1；

2.根据图像，随温度升高，CO的转化率降低，说明平衡逆向移动，所以△H<0；

当达到平衡状态A时，容器的体积为10L，此时CO的转化率为50%，则

          CO（g）+2H2（g）

CH3OH（g）

起始（mol/L）：

1       2         0

转化（mol/L）：

0.5     1         0.5

平衡（mol/L）：

0.5     1         0.5

k=

1，因A、B反应温度相等，则平衡常数相等，且B点时CO的转化率为80%，

则      CO（g）+2H2（g）

CH3OH（g）

起始（mol）：

10    20     0

转化（mol）：

8     16    8

平衡（mol）：

2     4    8

设体积为VL，则有

，解得V=2；

3.以去离子水为吸收剂吸收NO得到40%的硝酸的反应放热，降低温度平衡正向移动，硝酸高温下易分解，所以采用降温操作；

4.根据图示，A极SO2失电子发生氧化反应生成

，则A为阳极，电极反应式是

。

根据总反应

X溶液中的溶质是

。

4答案及解析：

答案：

1.

（1）中间产物;

（2）①A;②60%;③N2、H2被吸附在催化剂表面; 在催化剂表面,N2、H2分子中化学键断裂生成原子

（3）

2.

（1）

;

（2）0~2; 

解析：

1.

（1）将CO2转化为炭黑进行回收利用,根据反应过程Ⅰ、Ⅱ,整个过程中Fe3O4是一个中间产物。

（2）①正反应为放热反应,相同压强下,温度升高,平衡左移,氨气的质量分数减小,故曲线a、b、c对应的温度由低到高,故A正确;加入催化剂能加快化学反应速率,但不能影响平衡移动,不会提高H2的转化率,故B错误;图中Q、M点温度相同,K（Q）=K（M）,N点比M点温度高,平衡逆向移动,平衡常数减小,故K（N）

②M点时,氨气的质量分数是60%,n（N2）:

n（H2）=1:

3,设n（N2）=1mol,n（H2）=3mol,气体总质量为34g,故平衡时n（NH3）=1.2mol。

         N2（g）+3H2（g）