高中化学选修4《化学反应原理》高考真题共4章.docx
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高中化学选修4《化学反应原理》高考真题共4章
化学·选修4
第一章 走近高考
1.(2017·江苏高考)通过以下反应可获得新型能源二甲醚(CH3OCH3)。
下列说法不正确的是( )
①C(s)+H2O(g)===CO(g)+H2(g)
ΔH1=akJ·mol-1
②CO(g)+H2O(g)===CO2(g)+H2(g)
ΔH2=bkJ·mol-1
③CO2(g)+3H2(g)===CH3OH(g)+H2O(g)
ΔH3=ckJ·mol-1
④2CH3OH(g)===CH3OCH3(g)+H2O(g)
ΔH4=dkJ·mol-1
A.反应①、②为反应③提供原料气
B.反应③也是CO2资源化利用的方法之一
C.反应CH3OH(g)===
CH3OCH3(g)+
H2O(l)的ΔH=
kJ·mol-1
D.反应2CO(g)+4H2(g)===CH3OCH3(g)+H2O(g)的ΔH=(2b+2c+d)kJ·mol-1
答案 C
解析 反应③的反应物是反应①、②的产物,所以反应①、②为反应③提供原料气,A正确;反应③是CO2与H2反应制取甲醇,是CO2资源化利用的方法之一,B正确;该反应产物H2O为气态时,ΔH=
kJ·mol-1,C错误;根据盖斯定律,反应②×2+③×2+④可得反应2CO(g)+4H2(g)===CH3OCH3(g)+H2O(g)的ΔH=(2b+2c+d)kJ·mol-1,D正确。
2.(2015·重庆高考)黑火药是中国古代的四大发明之一,其爆炸的热化学方程式为:
S(s)+2KNO3(s)+3C(s)===K2S(s)+N2(g)+3CO2(g) ΔH=xkJ·mol-1
已知:
碳的燃烧热ΔH1=akJ·mol-1
S(s)+2K(s)===K2S(s) ΔH2=bkJ·mol-1
2K(s)+N2(g)+3O2(g)===2KNO3(s)ΔH3=ckJ·mol-1
则x为( )
A.3a+b-cB.c-3a-b
C.a+b-cD.c-a-b
答案 A
解析 已知碳的燃烧热为ΔH1=akJ·mol-1,则碳燃烧的热化学方程式为①C(s)+O2(g)===CO2(g) ΔH1=akJ·mol-1,因为②S(s)+2K(s)===K2S(s)
ΔH2=bkJ·mol-1,③2K(s)+N2(g)+3O2(g)===2KNO3(s) ΔH3=ckJ·mol-1,根据盖斯定律,可得ΔH=3ΔH1+ΔH2-ΔH3,即x=3a+b-c。
3.(2018·全国卷Ⅰ节选)①已知:
2N2O5(g)===2N2O4(g)+O2(g) ΔH1=-4.4kJ·mol-1
2NO2(g)===N2O4(g) ΔH2=-55.3kJ·mol-1
则反应N2O5(g)===2NO2(g)+
O2(g)的ΔH=________kJ·mol-1。
答案 ①53.1
解析 ①已知:
ⅰ.2N2O5(g)===2N2O4(g)+O2(g)
ΔH1=-4.4kJ·mol-1
ⅱ.2NO2(g)===N2O4(g) ΔH2=-55.3kJ·mol-1
根据盖斯定律可知ⅰ÷2-ⅱ即得到N2O5(g)===2NO2(g)+
O2(g) ΔH=
-ΔH2=+53.1kJ·mol-1。
4.(2018·全国卷Ⅱ节选)CH4CO2催化重整不仅可以得到合成气(CO和H2),还对温室气体的减排具有重要意义。
回答下列问题:
(1)CH4CO2催化重整反应为:
CH4(g)+CO2(g)===2CO(g)+2H2(g)。
已知:
C(s)+2H2(g)===CH4(g) ΔH=-75kJ·mol-1
C(s)+O2(g)===CO2(g)
ΔH=-394kJ·mol-1
C(s)+
O2(g)===CO(g)
ΔH=-111kJ·mol-1
该催化重整反应的ΔH=________kJ·mol-1。
答案
(1)247
解析
(1)已知:
①C(s)+2H2(g)===CH4(g)
ΔH=-75kJ·mol-1
②C(s)+O2(g)===CO2(g) ΔH=-394kJ·mol-1
③C(s)+
O2(g)===CO(g) ΔH=-111kJ·mol-1
根据盖斯定律可知③×2-②-①即得到CH4CO2催化重整反应CH4(g)+CO2(g)===2CO(g)+2H2(g)的ΔH=+247kJ·mol-1。
5.(2018·全国卷Ⅲ节选)
(2)SiHCl3在催化剂作用下发生反应:
2SiHCl3(g)===SiH2Cl2(g)+SiCl4(g)
ΔH1=48kJ·mol-1
3SiH2Cl2(g)===SiH4(g)+2SiHCl3(g)
ΔH2=-30kJ·mol-1
则反应4SiHCl3(g)===SiH4(g)+3SiCl4(g)的ΔH=________kJ·mol-1。
答案
(2)114
解析
(2)将第一个方程式扩大3倍,再与第二个方程式相加就可以得到目标反应的焓变,所以焓变为[48×3+(-30)]kJ·mol-1=114kJ·mol-1。
6.(2017·全国卷Ⅰ)近期发现,H2S是继NO、CO之后的第三个生命体系气体信号分子,它具有参与调节神经信号传递、舒张血管减轻高血压的功能。
回答下列问题:
下图是通过热化学循环在较低温度下由水或硫化氢分解制备氢气的反应系统原理。
通过计算,可知系统(Ⅰ)和系统(Ⅱ)制氢的热化学方程式分别为___________、________________,制得等量H2所需能量较少的是________。
答案 H2O(l)===H2(g)+
O2(g) ΔH=286kJ·mol-1 H2S(g)===H2(g)+S(s) ΔH=20kJ·mol-1 系统(Ⅱ)
解析 将题干中的四个热化学方程式分别编号为①、②、③、④,根据盖斯定律,将①+②+③可得,系统(Ⅰ)中的热化学方程式:
H2O(l)===H2(g)+
O2(g) ΔH=ΔH1+ΔH2+ΔH3=327kJ·mol-1-151kJ·mol-1+110kJ·mol-1=286kJ·mol-1
同理,将②+③+④可得,系统(Ⅱ)中的热化学方程式:
H2S(g)===H2(g)+S(s) ΔH=ΔH2+ΔH3+ΔH4=-151kJ·mol-1+110kJ·mol-1+61kJ·mol-1=20kJ·mol-1
由所得两个热化学方程式可知,制得等量H2所需能量较少的是系统(Ⅱ)。
7.(2017·北京高考节选)TiCl4是由钛精矿(主要成分为TiO2)制备钛(Ti)的重要中间产物,制备纯TiCl4的流程示意图如下:
资料:
TiCl4及所含杂质氯化物的性质
化合物
SiCl4
TiCl4
AlCl3
FeCl3
MgCl2
沸点/℃
58
136
181(升华)
316
1412
熔点/℃
-69
-25
193
304
714
在TiCl4中
的溶解性
互溶
—
微溶
难溶
氯化过程:
TiO2与Cl2难以直接反应,加碳生成CO和CO2可使反应得以进行。
已知:
TiO2(s)+2Cl2(g)===TiCl4(g)+O2(g) ΔH1=+175.4kJ·mol-1
2C(s)+O2(g)===2CO(g) ΔH2=-220.9kJ·mol-1
沸腾炉中加碳氯化生成TiCl4(g)和CO(g)的热化学方程式:
_______________。
答案 TiO2(s)+2Cl2(g)+2C(s)===TiCl4(g)+2CO(g) ΔH=-45.5kJ·mol-1
解析 钛精矿的主要成分是TiO2,在沸腾炉中加碳氯化时生成TiCl4(g)和CO(g)的热化学方程式为TiO2(s)+2Cl2(g)+2C(s)
TiCl4(g)+2CO(g) ΔH③。
将题给两个已知热化学方程式依次编号为①、②,根据盖斯定律,由①+②可得③,则有ΔH=+175.4kJ·mol-1+(-220.9)kJ·mol-1=-45.5kJ·mol-1。
8.(2016·全国卷Ⅱ)①2O2(g)+N2(g)===N2O4(l) ΔH1
②N2(g)+2H2(g)===N2H4(l) ΔH2
③O2(g)+2H2(g)===2H2O(g) ΔH3
④2N2H4(l)+N2O4(l)===3N2(g)+4H2O(g)ΔH4=-1048.9kJ·mol-1
上述反应热效应之间的关系式为ΔH4=________。
答案 2ΔH3-2ΔH2-ΔH1
解析 根据盖斯定律,反应④可由2×③-2×②-①求得,故热效应之间的关系可表示为:
ΔH4=2ΔH3-2ΔH2-ΔH1。
9.(2016·全国卷Ⅲ)已知下列反应:
SO2(g)+2OH-(aq)===SO
(aq)+H2O(l) ΔH1
ClO-(aq)+SO
(aq)===SO
(aq)+Cl-(aq) ΔH2
CaSO4(s)===Ca2+(aq)+SO
(aq) ΔH3
则反应SO2(g)+Ca2+(aq)+ClO-(aq)+2OH-(aq)===CaSO4(s)+H2O(l)+Cl-(aq)的ΔH=________。
答案 ΔH1+ΔH2-ΔH3
解析 将已知化学反应依次编号为①、②、③,根据盖斯定律,由①+②-③可得SO2(g)+Ca2+(aq)+ClO-(aq)+2OH-(aq)===CaSO4(s)+H2O(l)+Cl-(aq),故该反应的ΔH=ΔH1+ΔH2-ΔH3。
10.(2016·四川高考)工业上常用磷精矿[Ca5(PO4)3F]和硫酸反应制备磷酸。
已知:
25℃,101kPa时:
CaO(s)+H2SO4(l)===CaSO4(s)+H2O(l)ΔH=-271kJ/mol
5CaO(s)+3H3PO4(l)+HF(g)===Ca5(PO4)3F(s)+5H2O(l)ΔH=-937kJ/mol
则Ca5(PO4)3F和硫酸反应生成磷酸的热化学方程式是_________________。
答案 Ca5(PO4)3F(s)+5H2SO4(l)===5CaSO4(s)+3H3PO4(l)+HF(g) ΔH=-418kJ/mol
解析 将已知化学反应依次编号为①、②,由盖斯定律,由5×①-②即可得Ca5(PO4)3F(s)+5H2SO4(l)===5CaSO4(s)+3H3PO4(l)+HF(g) ΔH=5×(-271kJ/mol)-(-937kJ/mol)=-418kJ/mol。
11.
(1)(2015·全国卷Ⅰ)已知反应2HI(g)===H2(g)+I2(g)的ΔH=+11kJ·mol-1,1molH2(g)、1molI2(g)分子中化学键断裂时分别需要吸收436kJ、151kJ的能量,则1molHI(g)分子中化学键断裂时需吸收的能量为________kJ。
(2)(2015·全国卷Ⅱ)甲醇既是重要的化工原料,又可作为燃料。
利用合成气(主要成分为CO、CO2和H2)在催化剂作用下合成甲醇。
发生的主要反应如下:
①CO(g)+2H2(g)CH3OH(g) ΔH1
②CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g) ΔH2
③CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g) ΔH3
回答下列问题:
已知反应①中相关的化学键键能数据如下:
化学键
H—H
C—O
C
O
H—O
C—H
E/(kJ·mol-1)
436
343
1076
465
413
由此计算ΔH1=______________kJ·mol-1;已知ΔH2=-58kJ·mol-1,则ΔH3=____________kJ·mol-1。
答案
(1)299
(2)-99 +41
解析
(1)设1molHI(g)分子中化学键断裂吸收的能量为xkJ,由反应热与键能的关系可知,2x=436+151+11,解得x=299,故1molHI(g)分子中化学键断裂时需吸收的能量为299kJ。
(2)由反应热与键能的关系可得:
ΔH1=1076kJ·mol-1+2×436kJ·mol-1-3×413kJ·mol-1-343kJ·mol-1-465kJ·mol-1=-99kJ·mol-1;依据盖斯定律知,反应③=②-①,则ΔH3=ΔH2-ΔH1=-58kJ·mol-1-(-99kJ·mol-1)=+41kJ·mol-1。
第二章 走近高考
1.(2018·江苏高考)(双选)一定温度下,在三个容积相同的恒容密闭容器中按不同方式投入反应物,发生反应2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)(正反应放热),测得反应的相关数据如下:
下列说法正确的是( )
A.v1<v2,c2<2c1
B.K1>K3,p2>2p3
C.v1<v3,α1(SO2)>α3(SO2)
D.c2>2c3,α2(SO3)+α3(SO2)<1
答案 CD
解析 对比容器的特点,将容器1和容器2对比,将容器1和容器3对比。
容器2中加入4molSO3等效于在相同条件下反应物投入量为4molSO2和2molO2,容器2中起始反应物物质的量为容器1的两倍,容器2相当于在容器1达平衡后增大压强,将容器的体积缩小为原来的一半,增大压强化学反应速率加快,v2>v1,增大压强平衡向正反应方向移动,平衡时c2>2c1,p2<2p1,α1(SO2)+α2(SO3)<1,容器1和容器2温度相同,K1=K2;容器3相当于在容器1达到平衡后升高温度,升高温度化学反应速率加快,v3>v1,升高温度平衡向逆反应方向移动,平衡时c3<c1,p3>p1,α3(SO2)<α1(SO2),K3<K1。
根据上述分析,v2>v1,c2>2c1,A错误;K3<K1,p2<2p1,p3>p1,则p2<2p3,B错误;v3>v1,α3(SO2)<α1(SO2),C正确;c2>2c1,c3<c1,则c2>2c3,α1(SO2)+α2(SO3)<1,α3(SO2)<α1(SO2),则α2(SO3)+α3(SO2)<1,D正确。
2.(2017·天津高考)常压下羰基化法精炼镍的原理为:
Ni(s)+4CO(g)Ni(CO)4(g)。
230℃时,该反应的平衡常数K=2×10-5。
已知:
Ni(CO)4的沸点为42.2℃,固体杂质不参与反应。
第一阶段:
将粗镍与CO反应转化成气态Ni(CO)4;
第二阶段:
将第一阶段反应后的气体分离出来,加热至230℃制得高纯镍。
下列判断正确的是( )
A.增加c(CO),平衡向正向移动,反应的平衡常数增大
B.第一阶段,在30℃和50℃两者之间选择反应温度,选50℃
C.第二阶段,Ni(CO)4分解率较低
D.该反应达到平衡时,v生成[Ni(CO)4]=4v生成(CO)
答案 B
解析 A错:
增加c(CO),平衡正向移动,温度不变,反应的平衡常数不变。
B对:
第一阶段,生成的Ni(CO)4是气态,应选择高于其沸点的反应温度,故选50℃。
C错:
230℃时,化学平衡常数K=2×10-5,有利于反应逆向进行,Ni(CO)4分解率较高。
D错:
反应达到平衡时,4v生成[Ni(CO)4]=v生成(CO)。
3.(2017·江苏高考)H2O2分解速率受多种因素影响。
实验测得70℃时不同条件下H2O2浓度随时间的变化如图所示。
下列说法正确的是( )
A.图甲表明,其他条件相同时,H2O2浓度越小,其分解速率越快
B.图乙表明,其他条件相同时,溶液pH越小,H2O2分解速率越快
C.图丙表明,少量Mn2+存在时,溶液碱性越强,H2O2分解速率越快
D.图丙和图丁表明,碱性溶液中,Mn2+对H2O2分解速率的影响大
答案 D
解析 A错:
图甲表明其他条件相同时,H2O2浓度越大,其分解速率越快。
B错:
图乙表明其他条件相同时,溶液pH越大,分解速率越快。
C错:
Mn2+浓度相同时,1.0mol·L-1NaOH溶液中H2O2的分解速率小于0.1mol·L-1NaOH溶液中的。
D对:
pH相同时,Mn2+浓度越大,分解速率越快,所以图丙和图丁表明,碱性溶液中,Mn2+对H2O2分解速率影响大。
4.(2016·四川高考)一定条件下,CH4与H2O(g)发生反应:
CH4(g)+H2O(g)CO(g)+3H2(g)。
设起始
=Z,在恒压下,平衡时CH4的体积分数φ(CH4)与Z和T(温度)的关系如图所示。
下列说法正确的是( )
A.该反应的焓变ΔH>0
B.图中Z的大小为a>3>b
C.图中X点对应的平衡混合物中
=3
D.温度不变时,图中X点对应的平衡在加压后φ(CH4)减小
答案 A
解析 A项,根据图像可知,温度升高,φ(CH4)减小,说明平衡右移,则正反应是吸热反应,该反应的焓变ΔH>0,故正确;B项,温度一定时,Z增大,φ(CH4)减小,则a<3
=3,由于反应时消耗n(H2O)∶n(CH4)=1∶1,则平衡时
≠3,故错误;D项,加压后X点对应的平衡左移,φ(CH4)增大,故错误。
5.(2015·安徽高考)汽车尾气中NO产生的反应为N2(g)+O2(g)2NO(g)。
一定条件下,等物质的量的N2(g)和O2(g)在恒容密闭容器中反应,如图曲线a表示该反应在温度T下N2的浓度随时间的变化,曲线b表示该反应在某一起始反应条件改变时N2的浓度随时间的变化。
下列叙述正确的是( )
A.温度T下,该反应的平衡常数K=
B.温度T下,随着反应的进行,混合气体的密度减小
C.曲线b对应的条件改变可能是加入了催化剂
D.若曲线b对应的条件改变是温度,可判断该反应的ΔH<0
答案 A
解析 A正确,达平衡时,c(N2)=c(O2)=c1mol·L-1,c(NO)=2(c0-c1)mol·L-1;B错误,因反应前后容器体积不变,且反应中无固态(或液态)物质参加或生成,故混合气体的密度始终不变;C错误,催化剂只能改变到达平衡的时间,不会破坏平衡,即加入催化剂时氮气的平衡浓度不会改变;D错误,对比曲线a和b到达平衡所需时间,可知曲线b对应的条件改变是升高温度,达新平衡时c(N2)减小,则平衡正向移动,故该反应应为吸热反应,即ΔH>0。
6.(2018·全国卷Ⅰ节选改编)采用N2O5为硝化剂是一种新型的绿色硝化技术,在含能材料、医药等工业中得到广泛应用。
回答下列问题:
(2)F.Daniels等曾利用测压法在刚性反应器中研究了25℃时N2O5(g)分解反应:
其中NO2二聚为N2O4的反应可以迅速达到平衡。
体系的总压强p随时间t的变化如表所示(t=∞时,N2O5(g)完全分解):
t/min
0
40
80
160
260
1300
1700
∞
p/kPa
35.8
40.3
42.5
45.9
49.2
61.2
62.3
63.1
①已知:
2N2O5(g)===2N2O4(g)+O2(g)
ΔH1=-4.4kJ·mol-1
2NO2(g)===N2O4(g)
ΔH2=-55.3kJ·mol-1
N2O5(g)===2NO2(g)+
O2(g)的ΔH=53.1kJ·mol-1。
②研究表明,N2O5(g)分解的反应速率v=2×10-3×pN2O5(kPa·min-1)。
t=62min时,测得体系中pO2=2.9kPa,则此时的pN2O5=________kPa,v=________kPa·min-1。
③若提高反应温度至35℃,则N2O5(g)完全分解后体系压强p∞(35℃)_____________。
④25℃时,N2O4(g)2NO2(g)反应的平衡常数Kp=________kPa(Kp为以分压表示的平衡常数,计算结果保留一位小数)。
(3)对于反应2N2O5(g)―→4NO2(g)+O2(g),
R.A.Ogg提出如下反应历程:
第一步 N2O5NO2+NO3 快速平衡
第二步 NO2+NO3―→NO+NO2+O2慢反应
第三步 NO+NO3―→2NO2快反应
其中可近似认为第二步反应不影响第一步的平衡。
下列表述正确的是________(填标号)。
A.v(第一步的逆反应)>v(第二步反应)
B.反应的中间产物只有NO3
C.第二步中NO2与NO3的碰撞仅部分有效
D.第三步反应活化能较高
答案
(2)②30.0 6.0×10-2 ③大于 温度提高,体积不变,总压强提高;NO2生成N2O4为放热反应,温度提高,平衡左移,体系物质的量增加,总压强提高 ④13.4
(3)AC
解析
(2)②根据方程式可知生成氧气与消耗N2O5的物质的量之比是1∶2,又因为压强之比等于物质的量之比,所以消耗N2O5的压强是2.9kPa×2=5.8kPa,则此时N2O5的压强是35.8kPa-5.8kPa=30.0kPa,因此此时反应速率v=2.0×10-3×30(kPa·min-1)=6.0×10-2(kPa·min-1)。
④根据表中数据可知N2O5完全分解时的压强是63.1kPa,根据方程式可知完全分解时最初生成的NO2的压强是35.8kPa×2=71.6kPa,O2是35.8kPa÷2=17.9kPa,总压强应该是71.6kPa+17.9kPa=89.5kPa,平衡后压强减少了89.5kPa-63.1kPa=26.4kPa,所以根据方程式2NO2(g)N2O4(g)可知平衡时N2O4对应的压强是26.4kPa,NO2对应的压强是71.6kPa-26.4kPa×2=18.8kPa,则反应的平衡常数Kp=
kPa≈13.4kPa。
(3)第一步反应快速平衡,所以第一步的逆反应速率大于第二步的反应速率,A正确;根据第二步和第三步可知中间产物还有NO,B错误;根据第二步反应生成物中有NO2可知NO2与NO3的碰撞仅部分有效,C正确;第三步为快反应,所以第三步反应的活化能较低,D错误。
7.(2018·全国卷Ⅱ改编)CH4CO2催化重整不仅可以得到合成气(CO和H2),还对温室气体的减排具有重要意义。
回答下列问题:
(1)CH4CO2催化重整反应为:
CH4(g)+CO2(g)===2CO(g)+2H2(g) ΔH=+247kJ·mol-1
该催化重整反应有利于提高CH4平衡转化率的条件是________(填标号)。
A.高温低压B.低温高压
C.高温高压D.低温低压
某温度下,在体积为2L的容器中加入2molCH4、1molCO2以及催化剂进行重整反应,达到平衡时CO2的转化率是50%,其平衡常数为________mol2·L-2。
(2)反应中催化剂活性会因积碳反应而降低,同时存在的消碳反应则使积碳量减少。
相关数据如下表:
①由上表判断,催化剂X________Y(填“优于”或“劣于”),理由是_______________________________________________________________。
在反应进料气组成、压强及反应时间相同的情况下,某催化剂表面的积碳量随温度的变化关系如图所示。
升高温度时,下列关于积碳反应、消碳反应的平衡常数(K)和速率(v)的叙述正确的是________(填标号)。
A.K积、
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