高中化学复习知识点化学反应条件的控制及其应用Word下载.docx
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其主反应历程如图所示(H2→
H+
H)。
下列说法错误的是()
A.二氧化碳加氢制甲醇的过程中原子利用率达100%
B.带标记的物质是该反应历程中的中间产物
C.向该反应体系中加入少量的水能增加甲醇的收率
D.第③步的反应式为
H3CO+H2O→CH3OH+
HO
6.下列关于工业生产过程的叙述正确的是( )
A.联合制碱法中循环使用CO2和NH3,以提高原料利用率
B.硫酸工业中,SO2氧化为SO3时采用常压,因为高压会降低SO2转化率
C.合成氨生产过程中将NH3液化分离,可加快正反应速率,提高N2、H2的转化率
D.炼钢是在高温下利用氧化剂把生铁中过多的碳和其他杂质氧化成气体或炉渣除去
7.已知分解1molH2O2放出热量98kJ。
在含有少量I-的溶液中,H2O2分解的机理为:
H2O2+I-=H2O+IO-慢
H2O2+IO-=H2O+O2+I-快
下列有关该反应的说法正确的是
A.反应的速率与I-的浓度有关B.IO-也是该反应的催化剂
C.H2O2的能量高于H2O98kJD.v(H2O2)=v(H2O)=v(O2)
8.在加热固体NH4Al(SO4)2•12H2O时,固体质量随温度的变化曲线如图所示:
已知A点物质为NH4Al(SO4)2,B点物质为Al2(SO4)3,下列判断正确的是()
A.0℃→t℃的过程变化是物理变化
B.C点物质是工业上冶炼铝的原料
C.A→B反应中生成物只有Al2(SO4)3和NH3两种
D.Al2(SO4)3能够净水,其原理为:
Al3++3OH-
Al(OH)3
9.工业制备硫酸接触室的反应2SO2+O22SO3+Q,下列说法正确的是()
A.生成的SO3在吸收塔中用水吸收
B.分离出SO3对正反应的反应速率影响大
C.接触室中装配热交换器来充分利用能源
D.工业上选择高压、低温做到又快又好
二、多选题
10.下列关于化工生产原理的叙述中,均符合目前工业生产实际的是
A.氯碱工业中,氢氧化钠在电解槽的阴极区产生
B.氯气和氢气混合在光照条件下生成氯化氢,用水吸收得到盐酸
C.合成氨工业中,利用氨易液化,分离出N2、H2,循环使用,总体上提高了氨的产率
D.二氧化硫在接触室被氧化成三氧化硫,三氧化硫在吸收塔内被水吸收制成浓硫酸
三、综合题
11.氮、碳氧化物的排放会对环境造成污染。
多年来化学工作者对氮、碳的氧化物做了广泛深入的研究并取得一些重要成果。
I.已知2NO(g)+O2(g)
2NO2(g)的反应历程分两步:
第一步:
2NO(g)
N2O2(g)(快)∆H1<
0;
v1正=k1正c2(NO);
v1逆=k1逆c(N2O2)
第二步:
N2O2(g)+O2(g)
2NO2(g)(慢)∆H2<
0;
v2正=k2正c(N2O2)c(O2);
v2逆=k2逆c2(NO2)
①在两步的反应中,哪一步反应的活化能更大___(填“第一步”或“第二步”)。
②一定温度下,反应2NO(g)+O2(g)
2NO2(g)达到平衡状态,请写出用k1正、k1逆、k2正、k2逆表示的平衡常数表达式K=____________;
II.
(1)利用CO2和CH4重整不仅可以获得合成气(主要成分为CO、H2),还可减少温室气体的排放。
已知重整过程中部分反应的热化方程式为:
①CH4(g)=C(s)+2H2(g)ΔH1>0
②CO2(g)+H2(g)=CO(g)+H2O(g)ΔH2>0
③CO(g)+H2(g)=C(s)+H2O(g)ΔH3<0
则反应CH4(g)+CO2(g)=2CO(g)+2H2(g)的ΔH=______________________(用含ΔH1、ΔH2、ΔH3的代数式表示)若固定n(CO2)=n(CH4),改变反应温度,CO2和CH4的平衡转化率见图甲。
同温度下CO2的平衡转化率大于CH4的平衡转化率,原因是_________。
(2)在密闭容器中通入物质的量均为0.1mol的CH4和CO2,在一定条件下发生反应CO2(g)+CH4(g)
2CO(g)+2H2(g),CH4的平衡转化率与温度及压强(单位Pa)的关系如图乙所示。
y点:
v(正)_____v(逆)(填“大于”“小于”或“等于”)。
已知气体分压(p分)=气体总压(p总)×
气体的物质的量分数。
用平衡分压代替平衡浓度可以得到平衡常数Kp,求x点对应温度下反应的平衡常数Kp=__________________。
III.根据2CrO42﹣+2H+
Cr2O72﹣+H2O设计如图丙装置(均为惰性电极)电解Na2CrO4溶液制取Na2Cr2O7,图丙中左侧电极连接电源的_________极,电解制备过程的总反应化学方程式为_________。
测定阳极液中Na和Cr的含量,若Na与Cr的物质的量之比为a:
b,则此时Na2CrO4的转化率为_________。
若选择用熔融K2CO3作介质的甲烷(CH4)燃料电池充当电源,则负极反应式为________________。
12.合成氨工业涉及固体燃料的气化,需要研究CO2与CO之间的转化。
为了弄清其规律,让一定量的CO2与足量碳在体积可变的密闭容器中反应C(s)+CO2(g)⇌2CO(g) ΔH,测得压强、温度对CO、CO2的平衡组成的影响如图所示:
(1)p1、p2、p3的大小关系是_______,欲提高C与CO2反应中CO2的平衡转化率,应采取的措施为___________________。
图中a、b、c三点对应的平衡常数(用Ka、Kb和Kc表示)大小关系是____________________;
(2)900℃、1.013MPa时,1molCO2与足量碳反应达平衡后容器的体积为V,CO2的转化率为__________,该反应的平衡常数K=________________。
(3)将
(2)中平衡体系温度降至640℃,压强降至0.1013MPa,重新达到平衡后CO2的体积分数为50%。
条件改变时,正反应和逆反应速率如何变化?
_________________,二者之间有何关系?
__________________。
(4)CO2催化加氢也可转化为CO,但同时会合成二甲醚,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________________。
(5)水煤气变换[CO(g)+H2O(g)=CO2(g)+H2(g)]是重要的化工过程,主要用于合成氨、制氢以及合成气加工等工业领域中。
我国学者结合实验与计算机模拟结果,研究了在金催化剂表面上水煤气变换的反应历程,如图所示,其中吸附在金催化剂表面上的物种用*标注。
可知水煤气变换的ΔH_______0(填“大于”、“等于”或“小于”)。
该历程中最大能垒(活化能)E正=_______eV,写出该步骤的化学方程式____________________。
参考答案
1.C
【解析】
【分析】
【详解】
A.由图可知,酸的浓度越大,腐蚀速率越大,A正确;
B.根据图示可知,当钼酸钠、月桂酰肌氨酸浓度相等时,腐蚀速率最小,缓蚀效果最优,B正确;
C.碳素钢的腐蚀速率不随硫酸的浓度增大而增大,是由于在硫酸浓度很多时,硫酸主要以H2SO4的形式存在,具有强的氧化性,Fe被浓硫酸氧化,在金属表面产生一层致密的氧化物保护膜,阻止金属的进一步氧化,即发生钝化,与溶液中c(H+)大小无关,C错误;
D.对比盐酸和硫酸两条曲线,发现碳钢在盐酸中的腐蚀速率明显快于硫酸的腐蚀速率,说明Cl-有助于碳素钢的腐蚀速率,而SO42-不利用碳素钢的腐蚀速率,D正确;
故合理选项是C。
2.B
A、由图可知,N2生成NH3是通过N2→*N2→*NNH……NH3多步还原反应实现的,故A不符合题意;
B、由图可知,加氢过程是分步进行的(*N2→*NNH→*NHNH),故B符合题意;
C、析氢反应(H*+H*→H2)会导致NH3中H不足,从而影响NH3的生成,故C不符合题意;
D、NH3的及时脱附,能够增加催化剂与反应物的接触面积,即有利于增加催化剂活性位,故D不符合题意;
故答案为B。
3.D
A项、由图可知,a-b段随温度升高,过氧化氢的分解速率增大,故A正确;
B项、T1温度时,过氧化氢的分解速率最大,说明酶的催化效果最好,故B正确;
C项、温度过高,酶发生蛋白质变性,失去活性,过氧化氢的分解速率降低,故C正确;
D项、b-c段速率下降是因为温度过高,酶发生蛋白质变性,失去活性,过氧化氢的分解速率降低,故D错误;
故选D。
【点睛】
酶的主要成分是蛋白质,温度过高,酶发生蛋白质变性,失去活性,催化效果下降是解答关键。
4.B
A项、合成氨反应是一个气体体积减小的反应,增大压强,化学反应速率加快,平衡向正反应方向移动,原料转化率增大,故A正确;
B项、合成氨反应是放热反应,升高温度,平衡向逆反应方向移动,反应物转化率减小,故B错误;
C项、冷却过程中采用热交换器的目的是利用余热,节约能源,故C正确;
D项、合成氨工业上采用循环操作的原因主要是提高原料的利用率即提高N2和H2的利用率,提高经济效益,故D正确;
故选B。
5.A
A.从反应②、③、④看,生成2molH2O,只消耗1molH2O,所以二氧化碳加氢制甲醇的过程中原子利用率不是100%,A错误;
B.从整个历程看,带标记的物质都是在中间过程中出现,所以带标记的物质是该反应历程中的中间产物,B正确;
C.从反应③看,向该反应体系中加入少量的水,有利于平衡的正向移动,所以能增加甲醇的收率,C正确;
D.从历程看,第③步的反应物为
H3CO、H2O,生成物为CH3OH、
HO,所以反应式为
HO,D正确;
故选A。
6.D
A.联合制碱法中,碳酸氢钠受热分解生成碳酸钠和二氧化碳,二氧化碳被循环利用,而氯化铵并没有直接循环利用,而是作为其他化工原料,则氨气没有被循环利用,故A错误;
B.对于该反应,常压时转化率就很高了,增大压强对SO2的转化率影响不大,同时会增大成本,故通常采用常压而不是高压,故B错误;
C.合成氨生产过程中将NH3液化分离,导致生成物浓度减小,逆反应速率瞬间减小,正反应速率随之减小,平衡向正反应方向移动,从而提高了N2、H2的转化率,故C错误;
D.降低生铁中的含碳量,需要加入氧化剂将生铁中过多的碳和其他杂质氧化成气体或炉渣除去,故D正确;
答案选D。
7.A
A.已知:
H2O2+I-=H2O+IO-,H2O2+IO-=H2O+O2+I-,I-是反应的催化剂,且为①的反应物之一,其浓度大小对反应有影响,故A正确;
B.将反应①+②可得总反应方程式,反应的催化剂是I−,IO−只是中间产物,故B错误;
C.98kJ/mol为反应热,总反应为过氧化氢分解生成水和氧气,2H2O2=2H2O+O2↑,H2O2的能量高于H2O和氧气的总能量98kJ,故C错误;
D.因为反应是在含少量I−的溶液中进行的,溶液中水的浓度是常数,不能用其浓度变化表示反应速率,故D错误;
答案选A。
纯液体的浓度是一个常数,不能表示纯液体的化学反应速率。
8.B
A.因为t°
C生成A,又知A点物质为NH4Al(SO4)2属于新物质,0℃→t℃的过程为NH4Al(SO4)2•12H2O失去结晶水生成NH4Al(SO4)2,是化学变化,故A错误;
B.B点物质为Al2(SO4)3升温再加热分解,在C点生成氧化铝,氧化铝是工业上冶炼铝的原料,故B正确;
C.A→B发生的反应为2NH4Al(SO4)2
Al2(SO4)3+2NH3↑+H2SO4,所以除了生成Al2(SO4)3和NH3两种,还有硫酸,故C错误;
D.Al2(SO4)3能够净水,其原理为:
Al3++3H2O
Al(OH)3(胶体)+3H+,生成的氢氧化铝胶体具有吸附性,可以吸附水中悬浮的杂质,故D错误;
答案:
B。
9.C
A.直接用水吸收SO3,会生成酸雾,腐蚀设备,一般使用98.3%浓硫酸吸收SO3,A错误;
B.分离出SO3会降低逆反应速率,促使平衡正向移动,根据化学反应速率图像可知,正反应的反应速率也会减小,但是分离出对逆反应速率的影响大,B错误;
C.接触室的热交换器是利用反应放出的热量预热二氧化硫和氧气的混合气,本身该反应是需要加热的,所以可以节省能源,C正确;
D.此反应在常压下就能有很高的转化率,所以可以不采用高压,再者低温有可能会使催化剂活性降低,影响反应速率,所以高压、低温不一定又快又好,D错误;
故选C。
在平衡移动及转化率的考查时,往往结合成本和催化剂活性来考虑,不要只从平衡移动的角度去分析问题。
10.AC
A.阴极是氢离子得到电子生成氢气发生还原反应,阴极附近水电离平衡破坏,氢氧根离子浓度增大结合钠离子生成氢氧化钠,A正确;
B.氯气和氢气混合在光照的条件下会发生强烈爆炸生成氯化氢气体,应在点燃的条件下生成氯化氢,用水吸收得到盐酸,B错误;
C.合成氨工业中,利用氨易液化,分离出N2、H2循环使用,可使平衡向正反应方向移动,则氨气的产率增大,C正确;
D.吸收塔中SO3如果用水吸收,发生反应:
SO3+H2O=H2SO4,该反应为放热反应,放出的热量易导致酸雾形成,阻隔在三氧化硫和水之间,阻碍水对三氧化硫的吸收;
而浓硫酸的沸点高,难以气化,不会形成酸雾,同时三氧化硫易溶于浓硫酸,所以工业上从吸收塔顶部喷洒浓硫酸作吸收液,最终得到“发烟”硫酸,D错误;
故合理选项是AC。
11.第二步
ΔH1+ΔH2-ΔH3CO2发生了其他副反应大于
负4Na2CrO4+4H2O
2Na2Cr2O7+4NaOH+2H2↑+O2↑(2﹣
)×
100%CH4﹣8e﹣+4CO32﹣=5CO2+2H2O
Ⅰ.①总反应的快慢由反应慢的一步决定,慢反应所需要的活化能更大,故答案为:
第二步;
②因为反应达到平衡状态,所以v1正=v1逆,v2正=v2逆,所以v1正v2正=v1逆v2逆,即k1正c2(NO)×
k2正c(N2O2)c(O2)=k1逆c(N2O2)k2正c(N2O2),则
,故答案为:
;
Ⅱ.
(1)将已知的三个反应重新组合,反应1+2-3,得到反应CH4(g)+CO2(g)
2CO(g)+2H2(g),根据盖斯定律得ΔH=ΔH1+ΔH2-ΔH3,反应方程式中CH4和CO2的化学计量数之比为1:
1,投料比也为1:
1,因此二者转化率应该相同,但是所给的转化率图像中,CO2转化率曲线高于CH4转化率曲线,可能是CO2发生了一些副反应造成的,故答案为:
ΔH1+ΔH2-ΔH3;
CO2发生了其他副反应;
(2)反应CH4(g)+CO2(g)
2CO(g)+2H2(g)是个气体体积增大的反应,压强越大,CH4的转化率越小,由图可知相同温度下,P1条件下的转化率大于P2,则P1小于P2,压强为P2时,在Y点反应未达到平衡,则反应正向移动,所以v(正)>
v(逆),由图可知该温度下X所处条件下的平衡时甲烷的转化率为50%,则有:
总物质的量=0.3mol,总压为P2,其平衡常数
大于;
Ⅲ.根据2CrO42-+2H+===Cr2O72-+H2O,电解Na2CrO4溶液制取Na2Cr2O7,应在酸性条件下进行,即右侧电极生成H+,则消耗OH-,发生氧化反应,右侧为阳极,则左侧为阴极,电解电源的负极,电解制备过程的总反应方程式为4Na2CrO4+4H2O
2Na2Cr2O7+4NaOH+2H2↑+O2↑,设加入反应容器内的Na2CrO4为1mol,反应过程中有xmolNa2CrO4转化为Na2Cr2O7,则阳极区剩余Na2CrO4为(1-x)mol,对应的n(Na)=2(1-x)mol,n(Cr)=(1-x)mol,生成的Na2Cr2O7为
mol,对应的n(Na)=xmol,n(Cr)=xmol,根据Na与Cr的物质的量之比为a:
b,解得x=
,转化率为
。
若选择用熔融K2CO3作介质的甲烷燃料电池充当电源,则负极反应式为CH4﹣8e﹣+4CO32﹣=5CO2+2H2O,故答案为;
负;
4Na2CrO4+4H2O
2Na2Cr2O7+4NaOH+2H2↑+O2↑;
(2﹣
100%;
CH4﹣8e﹣+4CO32﹣=5CO2+2H2O。
本题主要考查了盖斯定律的应用、电极方程式的书写、根据图像对平衡移动的判断、运用三段式计算平衡常数等,重点培养学生能够利用化学知识提取题干信息的能力,难点在于第Ⅲ题Na2CrO4转化率的计算。
12.p1<p2<p3升高温度、减小压强Ka=Kb<Kc66.7%
正反应和逆反应速率均减小v(正)<v(逆)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增大压强、使用对反应Ⅱ催化活性更高的催化剂小于2.02COOH*+H*+H2O*=COOH*+2H*+OH*
(1)反应C(s)+CO2(g)⇌2CO(g)是气体分子数增多的反应,随着反应进行,体系压强增大,减小压强有助于化学平衡正向移动,化学平衡常数只随温度的改变而改变;
(2)900℃、1.013MPa时,平衡时CO的体积分数为80%,计算CO2转化的量,转化率就是转化的量与起始量比值的百分数,将各组分的平衡浓度代入平衡常数表达式计算化学平衡常数;
(3)根据改变条件前后CO2的体积分数的变化判断,根据浓度商判断化学反应的方向;
(4)①温度高于300℃,CO2平衡转化率随温度升高而上升的原因是:
反应Ⅰ的△H>0,反应Ⅱ的△H<0,升温反应Ⅰ正向进行,反应Ⅱ逆向进行;
②不改变反应时间和温度,一定能提高CH3OCH3选择性的条件,结合催化剂的选择性分析;
(5)图象分析可知水煤气的生成过程经过了过渡态1和过渡态2,最后生成产物的能量低于反应物,正反应是放热的,结合图示分析判断,该历程中最大能垒(活化能)E正,得到反应的化学方程式。
(1)反应C(s)+CO2(g)⇌2CO(g)是气体分子数增多的反应,随着反应的进行,体系压强增大,减小压强有助于化学平衡正向移动,表明低压强对应着高的CO体积分数,则p1、p2、p3的大小关系是:
p1<p2<p3;
当压强相同时,温度升高,CO的体积分数增大,表明温度升高化学平衡正向移动,正反应为吸热反应,焓变△H>0,则欲提高C与CO2反应中CO2的平衡转化率,应采取的措施为:
升高温度、降低压强;
化学平衡常数只随温度的改变而改变,升高温度,正反应趋势增大,化学平衡常数增大,则a、b、c三点对应的平衡常数大小关系是:
Ka=Kb<Kc,故答案为:
Ka=Kb<Kc;
(2)900℃、1.013MPa时,设反应转化的CO2的物质的量为xmol,则平衡时n(CO)=2x,n(CO2)=1-x,平衡时CO的体积分数为80%,则
100%=80%,解得:
x=
,则CO2的转化率为α=
100%=66.7%;
平衡时,c(CO)=
=
,c(CO2)=
,则该反应的平衡常数K=
66.7%;
(3)反应C(s)+CO2(g)⇌2CO(g)是气体分子数增大的吸热反应,降低压强,升高温度均有利于反应正向进行,将
(2)中平衡体系温度降至640℃,压强降至0.1013MPa,降低温度、减小压强,使正、逆反应速率均减小,重新达到平衡后CO2的体积分数为50%,设反应转化的CO2的物质的量为ymol,则平衡时n(CO2)=1-y,n(CO)=2y,则有
=50%,可得y=
,可见重新达到平衡时,体系中CO含量降低,CO2含量升高,化学平衡向逆反应方向移动,所以v(正)<v(逆),故答案为:
正反应和逆反应速率均减小;
v(正)<v(逆);
反应Ⅰ的△H>0,反应Ⅱ的△H<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,故答案为:
反应Ⅰ的△H>0,反应Ⅱ的△H<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反应Ⅰ是反应前后气体体积不变的反应,压强对其无影响,反应Ⅱ是2CO2(g)+6H2(g)=CH3OCH3(g)+3H2O(g),增大压强,利于反应正向进行,可以提高二甲醚的选择性。
两个竞争反应的存在,可以利用催化剂的选择性,选择合适的催化剂,提高二甲醚的选择性,故答案为:
增大压强、使用对反应Ⅱ催化活性更高的催化剂;
(5)图象分析可知水煤气的生成过程经过了过渡态1和过渡态2,最后生成产物的能量
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- 高中化学 复习 知识点 化学反应 条件 控制 及其 应用