备战高考化学化学反应原理综合考查的综合压轴题专题复习附详细答案文档格式.docx
- 文档编号:22063504
- 上传时间:2023-02-02
- 格式:DOCX
- 页数:27
- 大小:715.66KB
备战高考化学化学反应原理综合考查的综合压轴题专题复习附详细答案文档格式.docx
《备战高考化学化学反应原理综合考查的综合压轴题专题复习附详细答案文档格式.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《备战高考化学化学反应原理综合考查的综合压轴题专题复习附详细答案文档格式.docx(27页珍藏版)》请在冰豆网上搜索。
①-②×
4,则四氧化三铁与钨反应的热化学方程式为3Fe3O4(s)+4W(s)=9Fe(s)+4WO3(s)△H3=△H2-4△H1(反应热写为∆H3并用含△H1、AH2的代数式表示);
在反应②中若有0.1molFe3O4参加反应,则转移电子
×
3×
0.1mol=0.8mol。
故答案为:
3Fe3O4(s)+4W(s)=9Fe(s)+4WO3(s)△H3=△H2-4△H1;
0.8;
(2)①由图可知,3H2(g)+WO3(s)
W(s)+3H2O(g)随温度升高,氢气的体积分数减小,平衡正向进行,正向为吸热反应,该反应的∆H>
0;
a点要达平衡状态,氢的体积分数要减小,反应正向进行,a点处的v正>
v逆。
>
;
②如果上述反应在体积不变的密闭容器中达到平衡,
A.氢气消耗的速率与水消耗的速率相等,v正(H2)=v逆(H2O),故A正确;
B.WO3是固体,加入WO3,则H2的转化率不变,故B错误;
C.反应前后气体的质量不同,容器内气体的密度不变时,一定达到平衡状态,故C正确;
D.反应前后气体的体积不变,容器内压强不变时,不一定达到平衡状态,故D错误;
BD;
③由图可知900K,M点时氢气的体积分数为25%,设氢气的起始量为3mol,转化率为x,氢气的变化量为3xmol,列出三段式:
则有
,x=0.75,氢气的平衡转化率为75%;
平衡常数可用平衡分压代替平衡浓度计算,气体分压=气体总压×
物质的量分数。
水蒸汽的分压为p总×
0.75,氢气的分压为p总×
0.25,Kp(900K)=
=27。
75%;
27;
④在高温下,氧化钨会与水蒸气反应生成一种挥发性极强的水钨化合物WO2(OH)2,因此在反应中要适当加快氢气的流速,原因是加快氢气的流速可以脱除氢气中的水蒸汽,提高钨的产率。
加快氢气的流速可以脱除氢气中的水蒸汽,提高钨的产率。
【点睛】
本题考查化学平衡的计算,把握盖斯定律计算焓变、化学平衡三段法、转化率及Kp的计算为解答的关键,侧重分析与应用能力的考查,综合性较强,难点
(2)③列出三段式,利用Kp的定义进行计算。
2.研究大气污染物SO2、CH3OH与H2O之间的反应,有利于揭示雾霾的形成机理。
反应i:
反应ii:
(1)CH3OSO3H发生水解:
△H=______kJ/mol。
(2)T℃时,反应ii的CH3OH(g)、SO3(g)的初始浓度分别为
,平衡时SO3转化率为0.04%,则K=_____________。
(3)我国科学家利用计算机模拟计算,分别研究反应ii在无水和有水条件下的反应历程,如图所示,其中分子间的静电作用力用“…”表示。
①分子间的静电作用力最强的是_____________(填“a”、“b”或“c”)。
②水将反应ii的最高能垒由_____________eV降为_____________eV。
③d到f转化的实质为质子转移,该过程断裂的化学键为____(填标号)。
A.CH3OH中的氢氧键B.CH3OH中的碳氧键
C.H2O中的氢氧键D.SO3中的硫氧键
(4)分别研究大气中H2O、CH3OH的浓度对反应i、反应ii产物浓度的影响,结果如图所示。
①当c(CH3OH)大于10-11mol.L-1时,c(CH3OH)越大,c(H2SO4)越小的原因是_____________。
②当c(CH3OH)小于10-11mol.L-1时,c(H2O)越大,c(CH3OSO3H)越小的原因是_____________。
【答案】-164.44×
104L·
mol-1a20.936.62ACD反应i和反应ii为竞争反应,甲醇浓度增大,促进了甲醇和三氧化硫反应,抑制了三氧化硫和水的反应,硫酸的浓度减小水的浓度越大,甲醇和三氧化硫碰撞几率越小,生成CH3OSO3H越小,c(CH3OSO3H)越小
(3)图形很陌生,但仔细观察发现其实是反应历程与能量变化图,问题就变简单了。
(4)反应i和反应ii为竞争反应,两个反应都消耗三氧化硫,三氧化硫浓度不变的情况下,一个反应程度增大另一个反应程度一定减小。
(1)反应i:
反应i-反应ii有:
,所以
=
-
=(
)-(
)=-164.4
,故答案为:
-164.4;
(2)SO3转化率为0.04%,则SO3转化值=
×
0.04%=8×
10-13mol·
L-1,列三段式如下:
,K=
≈
=4×
mol-1,故答案为:
4×
mol-1;
(3)①a处的两个分子能量更低,更稳定,分子间静电作用更强,故答案为:
a;
②无水时,反应ii的最高能垒为19.59eV-(-1.34eV)=20.93eV,有水时,反应ii的最高能垒为3.66eV-(-2.96eV)=6.62eV,即水将反应ii的最高能垒由20.93eV降为6.62eV,故答案为:
20.93;
6.62;
③由图可知,水分子中的氢氧键断了一根,又形成一根;
CH3OH中的氢氧键断了,O和S原子重新形成一根键;
SO3中硫氧双键断了一根,变成硫氧单键,S和甲醇中的O重新形成一根单键,综上所述,水中的氢氧键、甲醇中的氢氧键、三氧化硫中的硫氧键都发生了断裂,ACD符合,故答案为:
ACD;
(4)①反应i和反应ii都消耗三氧化硫,为竞争反应,甲醇浓度增大,促进了甲醇和三氧化硫反应,抑制了三氧化硫和水的反应,硫酸的浓度减小,故答案为:
反应i和反应ii为竞争反应,甲醇浓度增大,促进了甲醇和三氧化硫反应,抑制了三氧化硫和水的反应,硫酸的浓度减小;
②水的浓度越大,甲醇和三氧化硫碰撞几率越小,生成CH3OSO3H减小,c(CH3OSO3H)减小,故答案为:
水的浓度越大,甲醇和三氧化硫碰撞几率越小,生成CH3OSO3H越少,c(CH3OSO3H)越小。
(2)计算时作如下近似处理:
≈100000×
10-13
=10-8
。
3.资源化利用CO2,可以减少温室气体排放,还可以获得燃料或重要的化工产品。
回答下列问题:
(1)CO2的捕集
①用饱和Na2CO3溶液做吸收剂可“捕集”CO2。
写出“捕集”CO2反应的离子方式_____________。
②聚合离子液体是目前广泛研究的CO2吸附剂。
结合图像分析聚合离子液体吸附CO2的有利条件是_________________________。
(2)生产尿素:
工业上以CO2、NH3为原料生产尿素[CO(NH2)2],该反应分为二步进行:
第一步:
2NH3(g)+CO2(g)⇌H2NCOONH4(s)△H=-159.5kJ·
mol-1
第二步:
H2NCOONH4(s)⇌CO(NH2)2(s)+H2O(g)△H=+116.5kJ·
①写出上述合成尿素的热化学方程式___________________________。
该反应化学平衡常数K的表达式:
_________________________。
②某实验小组模拟工业上合成尿素,在一定体积的密闭容器中投入4molNH3和1molCO2,实验测得反应中各组分物质的量随时间的变化如图所示:
已知总反应的快慢由慢的一步反应决定,则合成尿素总反应的快慢由第__________步反应决定,总反应进行到___________min时到达平衡
(3)合成乙酸:
中国科学家首次以CH3OH、CO2和H2为原料高效合成乙酸,其反应路径如图所示:
①原料中的CH3OH可通过电解法由CO2制取,用稀硫酸作电解质溶液,写出生成CH3OH的电极反应式_______________________。
②根据图示,写出总反应的化学方程___________。
【答案】H2O+CO32-+CO2=2HCO3-低温,低流速2NH3(g)+CO2(g)⇌CO(NH2)2(s)+H2O(g)△H=-43kJ·
mol-1K=[H2O]/[NH3]2.[CO2]二55CO2+6e-+6H+=CH3OH+H2OCH3OH+CO2+H2
CH3COOH+H2O
(1)①H2O、CO32-、CO2反应生成HCO3-;
②根据图知,温度越低、流速越小吸附量越大;
(2)利用盖斯定律求解热化学方程式;
K等于气体生成物浓度幂之积与气体反应物浓度幂之积的比;
②达到平衡时时间越长,反应速率越慢,慢反应决定整个反应速率;
各物质的物质的量不变时反应达到平衡状态;
(3)①电解时,CO2失电子和H+反应生成CH3CH2OH;
②根据图知,反应物是CH3CH2OH、CO2和H2,生成物是CH3COOH和水,LiI和Rh作催化剂。
(1)①H2O、CO32-、CO2反应生成HCO3-,离子方程式为H2O+CO32-+CO2=2HCO3-;
②根据图知,温度越低、流速越小吸附量越大,所以聚合离子液体吸附CO2的有利条件是低温,低流速(或25℃,10mL·
min-1);
(2)①将第一步和第二步方程式相加得到方程式2NH3(g)+CO2(g)⇌CO(NH2)2(s)+H2O(g)△H=(-159.5+116.5)kJ·
mol-1=-43kJ·
mol-1;
化学平衡常数K等于气体生成物浓度幂之积与气体反应物浓度幂之积的比,
②达到平衡时时间越长,反应速率越慢,慢反应决定整个反应速率。
根据图知,第一步的反应,的反应物NH3和CO2的量迅速达到定值,说明第一步反应速率大,第二步反应较慢,所以第二步决定整个反应速率;
根据图知,55min各物质的物质的量不变,反应达到平衡状态;
(3)①电解时,CO2失电子和H+反应生成CH3OH,电极反应式为CO2+6e-+6H+=CH3OH+H2O;
②根据图知,反应物是甲醇、二氧化碳和氢气,生成物是乙酸和水,LiI和Rh作催化剂,总反应方程式为:
CH3OH+CO2+H2
CH3COOH+H2O。
4.煤炭燃烧时产生大量SO2、NO对环境影响极大。
(1)使用清洁能源可有效减少SO2等的排放。
煤的液化是现代能源工业中重点推广的能源综合利用方案,最常见的液化方法为用煤生产CH3OH。
已知制备甲醇的有关化学反应及平衡常数如下:
i:
CO2(g)+3H2(g)
CH3OH(g)+H2O(g) ΔH1=-akJ/mol
ii:
CO2(g)+H2(g)
CO(g)+H2O(g)ΔH2=+bkJ/mol
iii:
CO(g)+2H2(g)
CH3OH(g) ΔH3
ΔH3=________。
(2)在密闭容器中进行反应i,改变温度时,该反应中的所有物质都为气态,起始温度、体积相同(T1℃、2L密闭容器)。
反应过程中部分数据见下表:
反应时间
CO2/mol
H2/mol
CH3OH/mol
H2O/mol
反应Ⅰ恒
温恒容
0min
2
6
10min
4.5
20min
1
30min
反应Ⅱ绝
热恒容
①达到平衡后,反应Ⅰ、Ⅱ对比:
平衡常数K(Ⅰ)________K(Ⅱ)(填“>
”或“=”下同);
平衡时CO2的浓度c(Ⅰ)________c(Ⅱ)。
②对反应Ⅰ,在其他条件不变下,若30min时只改变温度为T2℃,再次平衡时H2的物质的量为2.5mol,则T1________T2(填“>
”或“=”)。
③若30min时只向容器中再充入1molH2(g)和1molH2O(g),则平衡________移动(填“正向”“逆向”或“不”)。
(3)研究人员发现,将煤炭在O2/CO2的气氛下燃烧,能够降低燃煤时NO的排放,主要反应为:
2NO(g)+2CO(g)=N2(g)+2CO2(g)。
在一定温度下,于2L的恒容密闭容器中充入0.1molNO和0.3molCO发生该反应,如图为容器内的压强(p)与起始压强(p0)的比值(p/p0)随时间的变化曲线。
①0~5min内,该反应的平均反应速率v(NO)=________;
平衡时N2的产率为________。
②若13min时,向该容器中再充入0.06molCO2,15min时再次达到平衡,此时容器内
/
的比值应在图中A点的________(填“上方”或“下方”)。
【答案】-(a+b)kJ/mol<
正向6×
10-3mol/(L·
min80%上方
(1)已知:
根据盖斯定律可知i-ii即得到CO(g)+2H2(g)
CH3OH(g)ΔH3=-(a+b)kJ/mol。
(2)①正反应放热,反应I是恒温恒容容器,反应Ⅱ绝热恒容,图表中反应Ⅱ若恒温恒容达到相同平衡状态,Ⅱ为逆向恒容绝热,温度降低,平衡正向进行,平衡常数增大,所以达到平衡后,反应Ⅰ、Ⅱ对比:
平衡常数K(Ⅰ)<K(Ⅱ),平衡时CO2的浓度c(Ⅰ)>c(Ⅱ)。
②对反应Ⅰ,根据表中数据可知平衡时氢气的物质的量是3mol,在其他条件不变下,若30min时只改变温度为T2℃,再次平衡时H2的物质的量为2.5mol,说明平衡正向进行温度降低,则T1>T2。
③根据表中数据可知反应Ⅰ中平衡时二氧化碳、氢气、甲醇、水蒸气浓度分别是(mol/L)0.5、1.5、0.5、0.5,则该温度下平衡常数为
若30min时只向容器中再充入1molH2(g)和1molH2O(g),浓度熵为
,则平衡正向移动。
(3)①根据图像可知5min时混合气体的物质的量是0.4mol×
0.925=0.37mol,物质的量减少0.03mol,根据方程式2NO(g)+2CO(g)=N2(g)+2CO2(g)可知消耗NO是0.06mol,浓度是0.03mol/L,所以0~5min内,该反应的平均反应速率v(NO)=0.03mol/L÷
5min=6×
min);
同理可计算平衡时气体的物质的量是0.4mol×
0.9=0.36mol,减少0.04mol,所以生成氮气是0.04mol,理论上生成氮气是0.05mol,则平衡时N2的产率为
②若13min时,向该容器中再充入0.06molCO2,若平衡不移动,则
增大生成物浓度平衡逆向进行,混合气体的物质的量增大,则再次达到平衡,此时容器内
的比值应在图中A点的上方。
(2)①是解答的易错点和难点,明确等效平衡的含义和反应Ⅱ中从生成物开始建立平衡是解答的关键。
5.含氮化合物对环境、生产和人类生命活动等具有很大的影响。
请按要求回答下列问题:
(1)利用某分子筛作催化剂,NH3可脱除工厂废气中的NO、NO2,反应机理如图所示。
A包含的物质为H2O和___(填化学式)。
(2)研究氮氧化物与悬浮在大气中的海盐粒子的相互作用时,涉及如下反应:
①2NO2(g)+NaCl(g)=NaNO3(g)+ClNO(g)ΔH1<
②2NO(g)+Cl2(g)=2ClNO(g)ΔH2<
则4NO2(g)+2NaCl(g)=2NaNO3(g)+2NO(g)+Cl2(g)的ΔH=___(用ΔH1和ΔH2表示)。
若反应①在绝热密闭容器中进行,实验测得NO2(g)的转化率随时间的变化示意图如图所示,NO2(g)的转化率α(NO2)在t3-t4时间降低的原因是___。
(3)工业上利用氨气生产氢氰酸(HCN)的反应为CH4(g)+NH3(g)
HCN(g)+3H2(g)ΔH>
0。
在一定温度下,向2L密闭容器中加入nmolCH4和2molNH3平衡时NH3体积分数随n变化的关系如图所示。
a点时,CH4的转化率为___%;
平衡常数:
K(a)___K(b)(填“>
”“=”或“<
”)。
(4)肌肉中的肌红蛋白(Mb)与O2结合生成MbO2,其反应原理可表示为Mb(aq)+O2(g)
MbO2(aq),该反应的平衡常数可表示为K=
,在一定条件下达到平衡时,测得肌红蛋白的结合度(α)[α=
100%]与p(O2)的关系如图所示。
研究表明正反应速率V正=k正·
c(Mb)·
p(O2),逆反应速率V逆=k逆·
c(MbO2)(其中k正和k逆分别表示正反应和逆反应的速率常数)。
①试写出平衡常数K与速率常数k正、k逆的关系式:
K=___(用含有k正、k逆的式子表示)。
②试求出图中c(4.50,90)点时,上述反应的平衡常数K=___kPa-1。
已知k逆=60s-1,则速率常数k正=___s·
kPa-1。
【答案】N22ΔH1-ΔH2因反应为放热反应且反应容器为绝热容器,随着反应正向进行,体系的温度升高,t3-t4时间段温度升高使平衡逆向移动,转化率降低25=
2120
(1)由图示可得到方程[(NH4)2(NO2)]2++NO===[(NH4)(HNO2)]++A+H+,根据化学反应前后原子种类和数目不变可知,A为H2O和N2,故答案为:
N2;
(2)根据盖斯定律,由反应①×
2-②可得4NO2(g)+2NaCl(g)=2NaNO3(g)+2NO(g)+Cl2(g),则ΔH=2ΔH1-ΔH2,因反应为放热反应且反应容器为绝热容器,随着反应正向进行,体系的温度升高,t3-t4时间段温度升高使平衡逆向移动,NO2的转化率降低,故答案为:
2ΔH1-ΔH2;
因反应为放热反应且反应容器为绝热容器,随着反应正向进行,体系的温度升高,t3-t4时间段温度升高使平衡逆向移动,转化率降低;
(3)a点时,n(CH4)=2mol,平衡时NH3的体积分数为30%,设转化的CH4的物质的量为x,列三段式有:
,解得x=0.5,则CH4的转化率为
,由于a点和b点的温度相同,所以K(a)=K(b),故答案为:
25%;
=;
(4)①已知正反应速率v正=k正·
P(O2),逆反应速率v逆=k逆·
c(MbO2),平衡时,v正=v逆,则k正·
P(O2)=k逆·
c(MbO2),即
②由图可知,c点时,P(O2)=4.5kPa,
,则生成的c(MbO2)=0.9c(Mb)初始,平衡时c(Mb)=0.1c(Mb)初始,则
,已知K逆=60s-1,又
,则速率常数k正=120s-1·
kPa-1,故答案为:
2;
120。
6.H2S是石油化工行业广泛存在的污染性气体,但同时也是重要的氢源和硫源,工业上可以采取多种方式处理。
Ⅰ.干法脱硫
(1)已知H2S的燃烧热为akJ∙mol-1,S的燃烧热为bkJ∙mol-1,则常温下空气直接氧化脱除H2S的反应:
2H2S(g)+O2(g)=2S(s)+2H2O(l)△H=______kJ∙mol-1。
(2)常用脱硫剂的脱硫效果及反应条件如下表,最佳脱硫剂为_________。
脱硫剂
出口硫(mg·
m-3)
脱硫温度(℃)
操作压力(MPa)
再生条件
一氧化碳
<1.33
300~400
0~3.0
蒸气再生
活性炭
常温
氧化锌
350~400
0~5.0
不再生
锰矿
<3.99
400
0~2.0
Ⅱ.热分解法脱硫
在密闭容器中,充入一定量的H2S气体,发生热分解反应H2S(g)
控制不同的温度和压强进行实验,结果如图(a)。
(3)图(a)中压强关系p1、p2、p3由大到小的顺序为______,该反应为____(填“吸热”或“放热”)反应,若要进一步提高H2S的平衡转化率,除了改变温度和压强外,还可以采取的措施有_______。
(4)若压强为p、温度为975℃时,
的平衡常数K=0.04,则起始浓度c=______mol∙Lˉ1,若向容器中再加入1molH2S气体,相同温度下再次达到平衡时,K_____0.04(填“>
”1“<
Ⅲ.间接电解法脱硫
间接电解法是通过FeCl3溶液吸收并氧化H2S气体,将反应后溶液通过电解再生,实现循环使用,该法处理过程如下图(b)。
(5)电解反应器总反应的离子方程式为________。
(6)气液比为气体与液体的流速比,吸收反应器内液体流速固定。
测定吸收器中相同时间内不同气液比下H2S的吸收率和吸收速率,结果如图(c)所示,随着气液比减小,H2S的吸收速率逐渐降低,而吸收率呈上升趋势的原因为____________。
【答案】-2a+2b活性炭p3>
p2>
p1吸热移出产物H2或S20.018=2Fe3++2H+
2Fe2++H2↑气液比减小,通入H2S的总量减少,参加反应的H2S的量减少,吸收速率减小;
吸收液的量增大,气液接触更充分,使硫化氢的吸收率增大。
书写燃烧热的热化学方程式,利用盖斯定律进行求解;
结合表中信息,选出最佳脱硫剂;
分
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 备战 高考 化学 化学反应 原理 综合 考查 压轴 专题 复习 详细 答案