高考化学综合题分类练习卷化学反应原理练习卷.docx
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高考化学综合题分类练习卷化学反应原理练习卷
化学反应原理练习卷
1.党的十九大报告指出:
要持续实施大气污染防治行动,打赢蓝天保卫战。
当前空气质量检测的主要项目除了PM2.5外,还有CO、SO2、氮氧化物(NO和NO2)、O3等气体。
(1)汽车尾气中含有NO 和CO气体,可利用催化剂对CO、NO进行催化转化反应:
2CO(g) +2NO(g)
N2(g) +2CO2(g) △H
① 已知下列热化学方程式:
N2(g) +O2(g) =2NO(g)△H1 = + 180.5kJ/mol,2C(s) +O2(g) =2CO(g)△H2=-2210kJ/mol ,C(s)+O2(g)=CO2(g) △H3=-393.5kJ/mol,则 △H=_________。
②在一定温度下,将2.0molNO、2.4molCO气体通入到固定容积为2 L的密闭容器中,反应过程中部分物质的浓度变化如下图所示。
在0~15min,以N2 表示的该反应的平均速度v(N2)=________。
若保持反应体系温度不变,20min时再容器中充入NO、N2 各0.4mol,化学平衡将_____移动 (填“向左”“向右”或“不”)。
(2)在相同温度下,两个体积均为1L 的恒容密闭容器中,发生CO、NO催化转化反应,有关物质的量如下表:
容器编号
起始物质的量/mol
平衡物质的量/mol
NO
CO
N2
CO2
CO2
I
0.2
0.2
0
0
a
II
0.3
0.3
b
0.1
0.2
①容器I中平衡后气体的压强为开始时的0.875倍,则a=________。
②容器II平衡时的气体压强为p,用平衡分压代替平衡浓度表示的平衡常数K 为________。
(3)汽车使用乙醇汽油并不能破少NOx的排放。
某研究小组在实验室以耐高温试剂Ag-ZSW-5对CO、NO 催化转化进行研究。
测得NO 转化为N 2的转化率随温度CO 混存量的变化情况如图所示。
①在n(NO)/n(CO) =1条件下,最佳温度应控制在_______左右。
②若不使用CO,温度超过775 K,发现NO的分解率降低,其可能的原因为________。
③加入CO后NO转化为N2 的转化率增大的原因是_______(用平衡移动的原理解释)。
(4)以NO2、O2、熔融NaNO3 组成的燃料电池装置如右图所示,在使用过程中石墨I电极反应生成一种氧化物Y,则该电极反应式为_______。
答案:
-746.5kJ·mol-10.013mol/(L·min)左0.14/p870K(860~880K范围都可以)NO直接分解成N2的反应是放热反应,升高温度不利于反应进行加入的CO与NO分解生成的O2反应,使NO分解平衡向生成N2的方向移动,因此NO转化率升高NO2+NO3--e-=N2O5
2.研究发现,NOx和SO2是雾霾的主要成分。
Ⅰ.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(填写:
高温或低温或任意温度)
(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__(填序号)
A.增大CO浓度B.升温C.减小容器体积D.加入催化剂
Ⅱ.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:
Ka1=2.0×10-2Ka2=6.0×10-7
(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。
答案:
(1)-744kJ·mol-1低温
(2)0.0875(MPa)-1(或7/80(MPa)-1)不AC(3)HSO3-的水解常数K=Kw/Ka1=5.0×10-13 +H2O32 3.基于CaSO4为载氧体的天然气燃烧是一种新型绿色的燃烧方式,CaSO4作为氧和热量的有效载体,能够髙效低能耗地实现CO2的分离和捕获其原理如下图所示: (1)已知在燃料反应器中发生如下反应: i.CaSO4(g)+CH4(g)=4CaO(s)+CO2(g)+4SO2(g)+2H2O(g)ΔH1=akJ/mol ii.CaSO4(s)+CH4(g)=CaS(s)+CO2(g)+2H2O(g)ΔH2=bkJ/mol ⅲ.CaS(s)+3CaSO4(s)=4CaO(s)+4SO2(g)ΔH3=ckJ/mol ①燃料反应器中主反应为_____________(填“i”“ii”或“ⅲ”)。 ②反应i和ii的平衡常数Kp与温度的关系如图1,则a_____________0(填“>”“=”或“<”);720℃时反应ⅲ的平衡常数Kp=_________________。 ③下列措施可提高反应ii中甲烷平衡转化率的是______________。 A.增加CaSO4固体的投入量B.将水蒸气冷凝C.降温D.增大甲烷流量 (2)如图2所示,该燃料反应器最佳温度范围为850℃-900℃之间,从化学反应原理的角度说明原因: ________________________。 (3)空气反应器中发生的反应为: CaS(s)+2O2(g)=CaSO4(s)ΔH4=dkJ/mol,根据热化学原理推测该反应为__________________(填“吸热”或“放热”)反应。 (4)该原理总反应的热化学方程式为_____________________________。 (5)25℃时,用Na2S沉淀Cu2+、Sn2+两种金属离子(M2+),所需S2-最低浓度的对数值lgc(S2-)与lgc(M2+)的关系如右图所示,请回答: 25℃时向50mL的Sn2+、Cu2+浓度均为0.01mol/L的混合溶液中逐滴加入Na2S溶液,当Na2S溶液加到150mL时开始生成SnS沉淀,则此时溶液中Cu2+浓度为___________mol/L。 答案: (1)ii>1.0×10-18B (2)温度过低,反应速率较慢;温度较高,副反应增多(3)放热(4)CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(g)ΔH=(b+d)kJ/mol或ΔH=(a-c+d)kI/mol(5)2.5×10-13 4.利用H2S废气制取H2的方法有利于环保。 (l)H2S的电子式是____,H2S溶液中H2S、HS-,S2-的物质的量分数δ(X)随pH的变化如图所示,H2S的电离平衡常数ka1=___________ (2)利用H2S废气制取H2的方法有多种。 ①热化学硫碘循环法已知循环反应如下: H2S(g)+H2SO4(aq)═S(s)+SO2(g)+2H2O(l)△H1=61kJ/mol SO2(g)+I2(g)+2H2O(l)=2HI(aq)+H2SO4(aq)△H2=-151kJ/mol 2HI(aq)=H2(g)+I2(g)△H3=110kJ/mol 写出硫化氢气体分解为氢气和固体硫的热化学方程式_____。 ②高温热分解法 已知: H2S(g)=H2(g)+l/2S2(g),在恒温密闭容器中,控制不同温度进行H2S分解实验。 以H2S起始浓度均为cmol/L,测定H2S的转化率,H2S的平衡转化率与温度关系如图所示。 据图可知: 温度升高平衡常数K_______(填“增大”、“减小”或“不变”)。 若985℃时平衡常数K=0.04,则起始浓度c=______mol/L。 ③电化学法该法制氢过程的示意图如上图。 循环利用的物质是____。 反应池中化学反应方程式为______。 电解池阳极电极反应式为____。 答案: (1) 10-7.24 (2)H2S(g)==H2(g)+S(s)ΔH=20KJ·mol-1增大0.018FeCl32FeCl3+H2S==2FeCl2+S↓+2HClFe2+-e-==Fe3+ 5.铁及其化合物在工农业生产中有重要的作用。 (1)已知: ①C(s)+O2(g)=CO2(g)△H1=-393.5kJ/mol; ②C(s)+CO2(g)=2CO(g)△H2=+172.5kJ/mol ③4Fe(s)+3O2(g)=2Fe2O3(s)△H3=-1651.0kJ/mol CO还原Fe2O3的热化学方程式为__________________________________________。 (2)高炉炼铁产生的高炉气中含有CO、H2、CO2等气体,用CO和H2在催化剂作用下合成甲醇,是减少污染、节约能源的新举措,反应原理: CO(g)+2H2(g) CH3OH(g)△H。 在体积不同的两个恒容密闭容器中分别充入1molCO和2molH2,测得平衡混合物中CH3OH的体积分数在不同压强下随温度的变化如图。 ①在上图A、B、C三点中,选出对应下表物理量最小的点。 反应速率 平衡常数K 平衡转化率α _________ _________ _________ ②在300℃时,向C点平衡体系中再充入0.5molCO、1.0molH2和0.5mol的CH3OH,该反应向_________方向进行(填“正反应”、‘逆反应”或“不移动”)。 ③一定温度下,CO的转化率与起始投料比[n(H2)/n(CO)]的变化关系图所示,测得D点氢气的转化率为40%,则x=_____________。 (3)三氯化铁是一种重要的化合物,可以用来腐蚀电路板。 某腐蚀废液中含有0.5mol·L-1Fe3+和0.26mol·L-1的Cu2+,欲使Fe3+完全沉淀[c(Fe3+)≤4×l0-5]而Cu2+不沉淀,则需控制溶液pH的范围为_________。 [KspCu(OH)2=2.6×l0-19;KspFe(OH)3=4×l0-38] (4)莫尔盐,即六水合硫酸亚铁铵晶体,是一种重要的化工原料,在空气中缓慢风化及氧化,欲证明一瓶久置的莫尔盐已经部分氧化,需要进行实验操作是: 取少量样品,加无氧水溶解,将溶液分成两份,______________________________________,则证明该样品已部分氧化。 答案: (1)Fe2O3(s)+3CO(g) 2Fe(s)+3CO2(g)△H=-23.5kJ/mol-1 (2)BCB正反应3(3)3≤pH<5(4)向一份溶液中加入KSCN溶液,溶液变为血红色;向另一溶液中加入铁氰化钾溶液,产生特征蓝色沉淀 6.碳氧化物、氮氧化物、二氧化硫的处理与利用是世界各国研究的热点问题。 消除汽车尾气中的NO、CO,有利于减少PM2.5 的排放。 已知如下信息: ①2CO(g)+2NO(g) 2CO2(g)+N2(g)△H1=- 748kJ/mol ②2CO(g)+O2(g)=2CO2(g)△H2 =-565kJ/mol (1)在一定条件下N2和O2会转化为NO,写出该反应的热化学方程式: ______________。 (2)为研究不同条件对反应的影响,在恒温条件下,向2L恒容密闭容器中加入0.2moINO和0.3moICO,在催化剂存在的条件下发生反应D,10min时反应达到平衡,测得10min内v(NO)=7.5×10-3mol/(L•min),则平衡后CO的转化率为_______________。 (3)其他条件相同,tmin时不同温度下测得NO的转化率如图(I)所示。 A点的反应速率v正___(填“>”、“<”或“=”)v逆,A、B两点反应的平衡常数较大的是_______(填“A”或“B”),理由是__________________。 (4)已知常温下: Ka(HNO2)=7.1×10-4mol/L;Kb(NH3·H2O)=1.7×10-5mol/L。 0.1mol/LNH4NO2溶液中离子浓度由大到小的顺序是_________,常温下NO2-水解反应的平衡常数K=____。 (5)人工光合作用能够借助太阳能用CO2和水制备化学原料,图(II)是通过人工光合作用制备HCOOH的原理示意图,请写出催化剂b处的电极反应式: ______________。 答案: (1)N2(g)+O2(g)===2NO(g)△H=+183kJ/mol (2)50%(3)>A正反应为放热反应,温度升高,平衡向左移动,K变小(4)c(NO2-)>c(NH4+)>c(H+)>c(OH-)1.4×10-11(5)CO2+2e-+2H+ =HCOOH 7.汽车尾气中的主要污染物是NO和CO。 为减轻大气污染,人们提出通过以下反应来处理汽车尾气: (1)已知: 2NO(g)+2CO(g) 2CO2(g)+N2(g)△H=﹣746.5kJ/mol 2C(s)+O2(g) 2CO(g)△H=﹣221kJ/mol C(s)+O2(g) CO2(g)△H=﹣393.5kJ/mol 则N2(g)+O2(g)═2NO(g)△H= ____________kJ/mol (2)T℃下,在一容积不变的密闭容器中,通入一定量的NO和CO,用气体传感器测得不同时间NO和CO的浓度如下表: 时间/s 0 1 2 3 4 5 c(NO)/10-4mol/L 10.0 4.50 C1 1.50 1.00 1.00 c(CO)/10-3mol/L 3.60 3.05 C2 2.75 2.70 2.70 则C2较合理的数值为_________(填字母标号) A.4.20 B.4.00 C.2.95D.2.85 (3)将不同物质的量的H2O(g)和CO(g)分别通入体积为2L的恒容密闭容器中,进行反应: H2O(g)+CO2(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 H2O CO CO H2 i 650 2 4 2.4 1.6 5 ii 900 1 2 1.6 0.4 3 iii 900 a b C d 1 若a=2,b=1,则c=____,三组实验对应平衡常数的关系K(i)_____K(ii)_____K(iii)(填“>”、“<”或“=”)。 (4)控制反应条件,CO和H2可以用来合成甲醇和二甲醚,其中合成二甲醚的化学方程式为: 3H2(g)+3CO(g) CH3OCH3(g)+CO2(g),在相同条件下合成二甲醚和合成甲醇的原料平衡转化率随氢碳比 的变化如图所示: ①合成二甲醚的最佳氢碳比为__________。 ②甲醇使用不当会导致污染,可用电解法消除这种污染。 其原理是电解CoSO4、稀硫酸和CH3OH的混合溶液,将Co2+氧化为Co3+,Co3+再将CH3OH氧化成CO2,Co3+氧化CH3OH的离子方程式为_________。 答案: (1)+180.5 (2)D(3)0.6>=(4)1.06Co3++CH3OH+H2O=CO2↑+6Co2++6H+ 8.以高纯H2为燃料的质子交换膜燃料电池具有能量效率高、无污染等优点,但燃料中若混有CO将显著缩短电池寿命。 (1)以甲醇为原料制取高纯H2是重要研究方向。 甲醇水蒸气重整制氢主要发生以下两个反应: 主反应: CH3OH(g)+H2O(g) CO2(g)+3H2(g)△H=+49kJ•mol-1 副反应: H2(g)+CO2(g) CO(g)+H2O(g)△H=+41kJ•mol-1 ①甲醇在催化剂作用下裂解可得到H2和CO,则该反应的化学方程式为_______________,既能加快反应速率又能提高CH3OH平衡转化率的一种措施是_________________________。 ②分析适当增大水醇比(nH2O∶nCH3OH)对甲醇水蒸气重整制氢的好处________________。 ③某温度下,将nH2O∶nCH3OH=1∶1的原料气充入恒容密闭容器中,初始压强为p1,反应达到平衡时总压强为p2,则平衡时甲醇的转化率为_________________________。 (忽略副反应) (2)工业常用CH4 与水蒸气在一定条件下来制取H2,其原理为: CH4(g)+H2O(g)=CO(g)+3H2(g) ΔH=+203kJ·mol-1 ①该反应的逆反应速率表达式为; V逆=k·c(CO)·c3(H2),k为速率常数,在某温度下,测得实验数据如表: CO浓度(mol·L-1) H2浓度(mol·L-1) 逆反应速率(mol·L-1·min-1) 0.05 C1 4.8 c2 C1 19.2 c2 0.15 8.1 由上述数据可得该温度下,上述反应的逆反应速率常数k 为__________L3·mol-3·min-1。 ②在体积为3L的密闭容器中通入物质的量均为3mol 的CH4和水蒸气,在一定条件下发生上述反应,测得平衡时H2的体积分数与温度及压强的关系如图2所示,则压强Pl___P2(填“大于”或“小于”)温度T3___T4(填“大于”或“小于”);压强为P1时,在N点;v正_____v逆(填“大于”或“小于”或“等于”)。 求N点对应温度下该反应的平衡常数K=_______。 答案: (1)CH3OH(g) CO(g)+2H2(g)ΔH=+90kJ·mol-1升高温度提高甲醇的利用率,有利于抑制CO的生成( ﹣1)×100% (2).1.2×104大于小于大于48mol2·L-2 9.Na2SO3是一种重要的还原剂,I2O5是一种重要的氧化剂,二者都是化学实验室中的重要试剂。 (1)已知: 2Na2SO3(aq)+O2(aq)==2Na2SO4(aq)△H=mkJ·mol-1,O2(g) O2(aq)△H=nkJ·mol-1,则Na2SO3溶液与O2(g)反应的热化学方程式为______________________________。 (2)Na2SO3的氧化分富氧区和贫氧区两个阶段,贫氧区速率方程为v=k·ca(SO32-)·cb(O2),k为常数。 ①当溶解氧浓度为4.0mg/L(此时Na2SO3的氧化位于贫氧区)时,c(SO32-)与速率数值关系如下表所示,则a=____。 c(SO32-)×103 3.65 5.65 7.65 11.65 V×106 10.2 24.4 44.7 103.6 ②两个阶段的速率方程和不同温度的速率常数之比如下表所示。 已知1n(k2/k1)=Ea/R(1/T2-1/T1),R为常数,则Ea(富氧区)______(填“>”或“<”)Ea(贫氧区)。 反应阶段 速率方程 k(297.0K)/k(291.5K) 富氧区 v=k·c(SO32-)·c(O2) 1.47 贫氧区 v=k·ca(SO32-)·cb(O2) 2.59 (3)等物质的量的Na2SO3和Na2SO4混合溶液中,c(SO32-)+c(HSO3-)______(填“>”“<”或“=”)c(SO42-)。 (4)利用I2O5可消除CO污染,其反应为I2O5(s)+5CO(g) 5CO2(g)+I2(s),不同温度下,向装有足量I2O5固体的2L恒容密闭容器中通入2molCO,测得CO2气体的体积分数φ(CO2)随时间t的变化曲线如图所示。 ①从反应开始至a点时的平均反应速率v(CO)=__________。 ②b点时,CO的转化率为_____________。 ③b点和d点的化学平衡常数: Kb____(填“>”“<”或“=”)Kd,判断的理由是________。 答案: (1)2Na2SO3(aq)+O2(g)=2Na2SO4(aq)ΔH=(m+n)kJ/mol (2)2<(3)<(4)0.6mol/(L·min)80%>其他条件相同时,曲线II 先达到平衡,温度高于曲线I的,说明温度升高CO2的产率降低,平衡向逆反应方向移动,平衡常数减小 10.充分利用碳的氧化物合成化工原料,既可以减少环境污染和温室效应,又能变废为宝。 Ⅰ.CO2的综合利用是解决温室效应及能源问题的有效途径。 (1)O2和H2在催化剂存在下可发生反应生成CH3OH。 已知CH3OH、H2的燃烧热分别为△H1=-akJ·mol-1、△H2=-bkJ·mol-1,且1mol水蒸气转化为液态水时放出ckJ的热量。 则CO2(g)+3H2(g) CH3OH(g)+H2O(g)△H=___________kJ·mol-1。 (2)对于CO2(g)+3H2(g) CH3OH(g)+H2O(g).控制CO2和H2初始投料比为1∶3时,温度对CO2平衡转化率及甲醇产率的影响如图所示。 由图可知获取CH3OH最适宜的温度是______,下列有利于提高CO2转化为CH3OH的平衡转化率的措施是___________。 A.使用催化剂B.增大体系压强 C.增大CO2和H2的初始投料比D.投料比不变和容器体积不变,增加反应物的浓度 Ⅱ.CO是合成尿素、甲酸的原料。 (3)合成尿素的反应: 2NH3(g)+CO(g) CO(NH2)2(g)+H2(g)△H=-81.0kJ·mol-1。 ①T℃时,在体积为2L的恒容密闭容器中,将2molNH3和1molCO混合发生反应,5min时,NH3的转化率为80%。 则0~5min内的平均反应速率为v(CO)=___________。 ②已知: 温度/K 398 498 … 平衡常数/K 126.5 K1 … 则: K1___________126.5(填“>”或“<”);其判断理由是___________。 (4)通过人工光合作用可将CO转化成HCOOH。 ①已知常温下,浓度均为0.1mol·L-1的HCOOH和HCOONa混合溶液pH=3.7,则HCOOH的电离常数Ka的值为___________(已知lg2=0.3)。 ②用电化学可消除HCOOH对水质造成的污染,其原理是电解CoS
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