高考化学真题专项汇编卷知识点12化学反应原理综合Word格式文档下载.docx
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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
反应(mol/L)0.132
平衡(mol/L)0.048
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·
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
(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↑;
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
(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。
(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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