高中化学星级题库 第二章 第四节 化学反应进行的方向.docx

1、高中化学星级题库 第二章 第四节 化学反应进行的方向第二章 第四节 化学反应进行的方向四星题1(14分)甲醇是一种重要的化工原料，在生产中有着重要的应用。工业上用天然气为原料，分为两阶段制备甲醇：（i）制备合成气：CH4(g)+H2O(g) CO(g)+3H2(g) （ii）合成甲醇：CO(g)+2H2(g)CH3OH(g) 请回答下列问题：（1）制备合成气：将1.0mol CH4和2.0mol H2O(g)通入反应室（容积为100L），在一定条件下发生反应（i）；CH4的平衡转化率与温度、压强的关系如图所示。已知100时达到平衡的时间为5min，则从反应开始到平衡，用氢气表示的平均反应速率为

2、：v(H2) = 。图中p1 p2（填“”或“=”）。为解决合成气中H2过量而CO不足的问题，原料气中需添加CO2，发生反应如下：CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g)，为了使合成气配比最佳，理论上原料气中甲烷与二氧化碳体积比为 。（2）合成甲醇：在Cu2O/ZnO作催化剂的条件下，向2L的密闭容器中通入1mol CO(g)和2mol H2(g)，发生反应(ii)，反应过程中，CH3OH的物质的量（n）与时间（t）及温度的关系如图所示。反应（ii）需在 （填“高温”或“低温”）才能自发进行。据研究，反应过程中起催化作用的为Cu2O，反应体系中含少量的CO2 有利于维持Cu2O的量不变

3、，原因是 （用化学方程式表示）。在500恒压条件下，请在上图中画出反应体系中n(CH3OH)随时间t变化的总趋势图。（3）工业上可通过甲醇羰基化法制取甲酸甲酯，其反应的热化学方程式为：CH3OH(g)+CO(g)HCOOCH3(g) ，科研人员对该反应进行了研究，部分研究结果如下：从反应压强对甲醇转化率的影响“效率”看，工业制取甲酸甲酯应选择的压强是 。 (填“3.5106Pa”、“4.0106Pa”或“5.0106Pa”)。实际工业生产中采用的温度是80，其理由是 。【答案】(14分)（1）0.003molL-1min-1 （2分） （1分） 3:1 （2分）（2） 低温 （1分） Cu2O

4、+CO2Cu+CO2 （2分） （画出达平衡时间小于2s给1分；画出平衡时纵坐标高于恒容时给1分。共2分。）（3）4.0106 （2分） 低于80，反应速率较小；高于80时，温度对反应速率影响较小，又因反应放热，升高温度时平衡逆向移动，转化率降低（答出前者给1分；答出后者即给2分；）【解析】试题分析：（1）100时达到平衡的时间为5min，甲烷的转化率是0.5，则甲烷的浓度减少1.0mol0.5/100L=510-3mol/L，则氢气的浓度增加510-3mol/L3=0.015mol/L，v(H2) =0.015mol/L/5min= 0.003molL-1min-1；温度相同时，增大压强，平

5、衡逆向移动，则甲烷的转化率减小，所以p1p2；原料气中甲烷与二氧化碳体积分别是x、y，则（i）中产生CO的体积是x，氢气的体积是3x；二氧化碳与氢气的反应中消耗氢气的体积是y，生成CO的体积是y，所以最终氢气的体积是3x-y，CO的体积是x+y，二者恰好反应的体积比CO：H2=1：2=（x+y）：(3x-y)，解得x:y=3:1；（2）反应（ii）是熵减的反应，所以若反应自发进行，则一定有0，根据G=H-TS0反应自发，S0，则T应较小，所以该反应在低温下可能自发进行；因为氧化亚铜与CO发生反应生成Cu和二氧化碳气体，所以体系内含有二氧化碳，平衡逆向移动，则不利于氧化亚铜被CO还原，从而维持C

6、u2O的量不变，化学方程式是Cu2O+CO2Cu+CO2；原平衡是在恒容条件下，压强减小，所以保存压强不变时，则容器的体积减小，相当于在原平衡的基础上，增大压强，平衡正向移动，则甲醇的物质的量增大，但仍是小于1mol，同时压强增大，反应速率加快，达到平衡的时间缩短，则对应的图像为；（3）根据图可知，“3.5106Pa”、“4.0106Pa”或“5.0106Pa”三种压强下，3.5106Pa时甲醇的转化率是30%，4.0106Pa是甲醇的转化率是50%，而5.0106Pa比4.0106Pa增大了1.0106Pa，但甲醇的转化率还增大不到5%，对设备的要求更高，但转化率增大的程度不大，所以最适宜的

7、压强是4.0106Pa；根据图27-3可知，温度低于80，反应速率较小；高于80时，曲线较平缓，说明温度对反应速率影响较小，又因反应放热，升高温度时平衡逆向移动，甲醇转化率降低，所以实际工业生产中采用的温度是80。考点：考查对物质制备过程的分析，设计化学平衡，对图像的分析，反应条件的判断2按要求完成下列问题：（1）在25、101kPa下，1g甲醇（液体，分子式为CH3OH）燃烧生成CO2和液态水时放热22.68kJ。则表示甲醇燃烧热的热化学方程式为_；将该反应设计成碱性燃料电池，写出该电池的负极电极反应方程式 。（2）氢气是一种清洁能源，氢气的制取与储存是氢能源利用领域的研究热点。已知： CH

8、4(g)H2O(g)CO(g)3H2(g) H+206.2kJmol1CH4(g)CO2(g)2CO(g)2H2(g) H-247.4 kJmol1以甲烷为原料制取氢气是工业上常用的制氢方法。CH4(g)与H2O(g)反应生成CO2(g)和H2(g)的热化学方程式为 。 （3）已知白磷、红磷燃烧的热化学方程式分别为P4(s,白磷)+ 5O2=P4O10(s)；H2986kJmol14P(s,红磷)+ 5O2=P4O10(s)；H2956kJmol1则白磷比红磷 （填“稳定”或“不稳定”）（4） 已知一定条件下A2与B2自发反应生成AB3，则反应A2(g)+3B2(g)=2AB3(g) 的S=

9、0，H 0 （填“”、“=”）（5）右图为电解精炼银的示意图， （填a或b）极为含有杂质的粗 银，若b极有少量红棕色气体生成，则生成该气体的电极反应式为 【答案】【解析】试题分析：燃烧热是1mol可燃物完全燃烧生成温度氧化物时放出的热量；在25、101kPa下，1g甲醇（CH3OH）燃烧生成CO2和液态水时放热22.68kJ，1mol甲醇完全燃烧生成二氧化碳和液态水放热725.8KJ燃烧热五热化学方程式为在燃料电池中，燃料做负极，氧气做正极，所以该电池的负极电极反应方程式为。（2）由盖斯定律可知（3）白磷放出的热量更多，因此白磷具有的能量比较大，能量越高越不稳定，因此红磷比白磷稳定。（4）产物

10、气体的量小于反应物气体的量，因此混乱度S0，该反应是放热反应，因此Hb，说明压强ab,在其它条件不变时增大压强，物质的浓度增大，化学反应速率加快，所以VaVb表示；在方法一中由于反应物的原子全部转化为生成物，所以其原子利用率是100%；而方法二中原子利用率是32(32+18)100%=64%.因此方法一的原子利用率是方法二的原子利用率的100% 64% =1.56。（3）根据题意可得Co3+除去甲醇的离子方程式是6Co3CH3OHH2O=CO26Co26H。考点：考查热化学方程式和离子方程式的书写、体系的混乱程度和化学平衡状态的判断、平衡常数的表达式的书写、原子利用率的计算的知识。5下列说法正

11、确的是A常温下，物质的量浓度均为0.1molL1Na2CO3和NaHCO3的等体积混合溶液中：2c(OH)2c(H+)3c(H2CO3)c(HCO3)c(CO32)BH0,S0的反应都是自发反应，H0,S0的反应任何条件都是非自发反应；C已知：P4(g)6Cl2(g)4PCl3(g) HakJmol1 P4(g)10Cl2(g)4PCl5(g)HbkJmol1P4具有正四面体结构，PCl5中PCl键的键能为ckJmol1,PCl3中PCl键的键能为1.2ckJmol1，由此计算ClCl键的键能 D在一定温度下，固定体积为2L密闭容器中，发生反应：2SO2(g)+O2(g)2SO3(g) H0，

12、当v(SO2)= v(SO3)时，说明该反应已达到平衡状态【答案】A【解析】试题分析：A、根据质子守恒，对于Na2CO3溶液：c(OH)=c(H+)+2c(H2CO3)c(HCO3)；对于NaHCO3溶液：c(OH)+c(CO32)c(H+)+c(H2CO3)；两者等浓度、等体积混合后，溶液中两种溶质的物质的量相等，所以，将上述两式叠加：c(OH)=c(H+)+2c(H2CO3)c(HCO3)+ c(OH)+c(CO32)c(H+)+c(H2CO3)，移项，即得2c(OH)2c(H+)3c(H2CO3)c(HCO3)c(CO32)，正确；B、H0，S0 在较高温度下能自发，错误；C、将两个反应

13、式分别编号为和，( - )4可得：PCl3(g)+Cl2(g)= PCl5(g) ；H。由：PCl3(g) + Cl2(g) = PCl5(g)断1个PCl键 断1个ClCl键 成1个PCl键31.2c Q 5c(3.6c + Q -5c) =， Q=，故C错。D选项，不同物质表示速率，到达平衡时，正逆速率之比等于化学计量数之比，如，V正（SO2）：V逆（SO3）= 2 : 2，即V正（SO2）=V逆（SO3）。而对v(SO2)=v(SO3)未指明反应速率的方向，故错误；考点：考查化学反应速率与化学平衡，电解质溶液等基本理论6下列各项不正确的是A等物质的量浓度的下列溶液中 NH4Al(SO4)

14、2 NH4Cl，CH3COONH4， NH3H2O； c(NH4+)，由大到小的顺序是B室温下，向001mol/L NH4HSO4溶液中滴加NaOH溶液至中性 C25时，01mol/LCH3COOH溶液V1 mL和01mol/L NaOH溶液V2mL混合，若V1V2，则混合溶液的pH一定小于7 D对于反应，在任何温度下都能自发进行【答案】C【解析】 试题分析：ANH3H2O是若电解质，电离的程度是很微弱的。其余的都是盐，完全电离，因此的C(NH4+)最小。 在NH4Cl中存在水解平衡：NH4+H2ONH3H2O+H+。在中除了存在NH4+的水解平衡外，还存在Al3+的水解。Al3+ +3H2O

15、Al(OH)3(胶体)+3H+。二者水解的酸碱性相同，对NH4+的水解起抑制作用，使铵根水解消耗的比少些。因此c(NH4+)：在CH3COONH4中除了存在NH4+的水解平衡外，还存在CH3COO-的水解。CH3COO- +H2OCH3COOH+OH-。二者水解的酸碱性相反，对NH4+的水解起促进作用，使铵根水解消耗的比多些。因此c(NH4+)：所以c(NH4+)大小顺序为：。正确。B室温下，向001mol/L NH4HSO4溶液中滴加NaOH溶液至中性，发生反应：NH4HSO4+NaOH=NaNH4SO4+H2O。若恰好发生该反应，则由于NH4+的水解溶液显酸性。所以NaOH要稍微过量一些。

16、所以离子浓度关系为c(Na+)c(SO42-)c(NH4+)c(OH-)=c(H+)。正确。C25时，01mol/LCH3COOH溶液V1 mL和01mol/L NaOH溶液V2mL混合，若V1=V2恰好完全反应，则由于醋酸是弱酸，得到的盐是强碱弱酸盐。盐电离产生的CH3COO-水解消耗水电离产生的H+，使溶液显碱性，若酸CH3COOH稍微过量一些，即V1V2，可以抑制CH3COO-水解，使其水解程度小些，如果酸的电离作用等于盐的水解程度，则pH=7；若酸的电离作用盐的水解程度，则pH7；如果酸的电离作用盐的水解程度，则pH7；因此 V1V2时，混合溶液的pH不一定小于7。错误。D由于反应N2

17、H4(l)=N2(g)+2H2(g）H=-506 KJ/mol，是个体系混乱程度增大的放热反应，G=H-TS0，所以在任何温度下都能自发进行。正确。考点：考查离子浓度的大小比较、盐的水解、酸的电离及反应自发性的判断的知识。7下列说法或解释不正确的是A等物质的量浓度的下列溶液中，由大到小的顺序是B室温下，向溶液中滴加NaOH溶液至中性： 在任何温度下都能自发进行 【答案】C【解析】试题分析：A、设溶液均为1mol/L物质的量浓度的溶液，硫酸铝铵完全电离，产生的离子进行较弱的双水解生产氨水和氢氧化铝NH4Cl在水中完全电离，而铵根离子,少量水解生成氨水醋酸铵是强电解质，其中的铵根离子和醋酸根离子在

18、溶液中不会进行双水解，但能促进水电离，氨水是弱电解质不完全电离，使铵根离子的浓度大于醋酸根离子浓度氨水不完全电离，故离子浓度大小为；B、溶液中铵根离子水解产生氢离子，加入的NaOH溶液不仅要中和溶液中产生的H+也要对铵根离子水解产生的H+进行中和，即钠离子浓度最大，铵根离子进行水解生成氨水使铵根离子浓度小于硫酸根离子，又溶液最后显中性即氢离子浓度等于氢氧根离子浓度，故B正确；C、碳酸根离子水解程度较大，使溶液中碳酸氢根离子浓度大于碳酸根离子浓度，故C错误；D、反应为分解反应，在任何温度下都会自发进行，故D正确。考点：离子浓度大小的比较8某些金属及金属氧化物对H2O2的分解反应具有催化作用，请回

19、答下列问题：（1）已知：2H2O2(aq) = 2 H2O (l) + O2(g) 的 Ea( ) Ea( ) Ea( ) （括号内填写催化剂的化学式)金属Pt 催化下，H2O2分解的反应速率v(O2) = mols-1 （3）为研究温度对H2O2分解速率的影响（不加催化剂），可将一定浓度和体积的H2O2置于密闭容器中，在某温度下，经过一定的时间t，测定生成O2的体积V。然后保持其它初始条件不变，改变温度T，重复上述实验。获得V(O2) T关系曲线。下列趋势图最可能符合实测V(O2) T关系曲线的是 ，原因是 。(A) (B) (C) (D)（4）以Pt为电极电解H2O2也可产生氧气，写出H2

20、O2水溶液电解过程中的电极反应式（已知：H2O2的氧化性及还原性均比H2O强）：阴极 ；阳极 。【答案】（1）不能 （1分）逆反应的 0，因此在任何温度下都不能自发进行 （2分）（2）Ea(TiO2) Ea(Cu) Ea(Pt) Ea(Ag) （2分） 8.910-7 （2分）（3）C （2分）因该反应是不可逆反应，不考虑温度对平衡移动的影响。温度升高反应速率加快，因而经过相同反应时间后测得的O2体积随温度升高而增大 （2分）（4）H2O2 + 2H+ + 2e- = 2H2O （2分，其它合理答案也给分）H2O2 - 2e- = O2 + 2H+ （2分，其它合理答案也给分）【解析】试题分析

21、：（1）该反应的逆反应是吸热的反应，并且还是熵减的方向，因此不能自发进行；逆反应的 0，因此在任何温度下都不能自发进行 （2）从图上可以看出，在同一个时间点上，二氧化钛分解生成的氧气的量少，铜、铂、银依次增多，因此有：Ea(TiO2) Ea(Cu) Ea(Pt) Ea(Ag) 反应速率是间位时间内浓度的变化量：8.910-7（3）这个反应不是可逆反应，这个很重要，不考虑温度对平衡移动的影响。温度升高反应速率加快，因而经过相同反应时间后测得的O2体积随温度升高而增大。（4）H2O2的氧化性及还原性均比H2O强，因此在两极得失电子都是双氧水了：阴极：H2O2 + 2H+ + 2e- = 2H2O阳极：H2O2 - 2e- = O2 + 2H+ 考点：化学反应速率、化学反应的方向以及电化学。9二甲醚是一种重要的清洁燃料，也可替代氟利昂作制冷剂等，对臭氧层无破坏作用。工业上可利用煤的气化产物（水煤气