高考化学母题系列专题14基本概念基本理论2含答案.docx

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高考化学母题系列专题14基本概念基本理论2含答案

【母题来源】2018年高考新课标2卷

【母题题文】CH4-CO2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）CH4-CO2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）+1/2O2（g）=CO（g）ΔH=-111kJ·mol−1

该催化重整反应的ΔH==______kJ·mol−1。

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）反应中催化剂话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：

积碳反应

CH4（g）=C（s）+2H2（g）

消碳反应

CO2（g）+C（s）=2CO（g）

ΔH/（kJ·mol−1）

75

172

活化能/

（kJ·mol−1）

催化剂X

33

91

催化剂Y

43

72

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、K消均增加B．v积减小，v消增加

C．K积减小，K消增加D．v消增加的倍数比v积增加的倍数大

②在一定温度下，测得某催化剂上沉积碳的生成速率方程为v=k·p（CH4）·[p（CO2）]-0.5（k为速率常数）。

在p（CH4）一定时，不同p（CO2）下积碳量随时间的变化趋势如图所示，则pa（CO2）、pb（CO2）、pc（CO2）从大到小的顺序为________________。

【答案】

（1）247A

（2）①劣于相对于催化剂X，催化剂Y积碳反应的活化能大，积碳反应的速率小；而消碳反应活化能相对小，消碳反应速率大AD②pc（CO2）、pb（CO2）、pa（CO2）

【试题解析】

（1）根据盖斯定律计算；根据反应特点结合温度和压强对平衡状态的影响解答；根据转化率利用三段式计算平衡常数；

（2）①根据活化能对反应的影响分析；根据反应热结合温度对平衡状态的影响以及图像曲线变化趋势解答；

②根据反应速率方程式分析影响其因素结合图像解答。

详解：

（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

）+1/2O2（g）=CO（g）ΔH=-111kJ·mol−1

根据盖斯定律可知③×2－②－①即得到该催化重整反应CH4（g）+CO2（g）=2CO（g）+2H2（g）的ΔH=＋247kJ·mol−1。

正反应是体积增大的吸热反应，所以有利于提高CH4平衡转化率的条件是高温低压，答案选A；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%

，根据方程式可知

CH4（g）+CO2（g）=2CO（g）+2H2（g）

起始浓度（mol/L）1

0.500

转化浓度（mol/L）0.250.250.50.5

平衡浓度（mol/L）0.750.250.50.5

所以其平衡常数为

mol2·L−2。

（2）①根据表中数据可知相对于催化剂X，催化剂Y积碳反应的活化能大，积碳反应的速率小；而消碳反应活化能相对小，消碳反应速率大，所以催化剂X劣于Y。

A．正反应均是吸热反应，升高温度平衡向正反应方向进行，因此K积、K消均增加，A正确；B．升高温度反应速率均增大，B错误；C．根据A中分析可知选项C错误；D．积碳量达到最大值以后再

升高温度积碳量降低，这说明v消增加的倍数比v积增加的倍数大，D正确。

答案选AD。

②根据反应速率方程式可知在p（CH4）一定时，生成速率随p（CO2）的升高而降低，所以根据图像可知pa（CO2）、pb（CO2）、pc（CO2）从大到小的顺序为pc（CO2）、pb（CO2）、pa（CO2）。

【命题意图】本题考查了化学反应原理的综合运用，涉及反应热计算、平衡常数计算、外界条件对平衡状态的影响、催化剂对反应的影响、图像分析等，综合性较强。

【考试方向】化学反应速率是化学平衡移动的基础变量。

化学反应速率的计算和外界条件对化学反应速率的影响，常结合化学平衡的应用进行综合考查，有时在选择题和填空题中单独考查，应注意理论联系实际，灵活分析。

高考对化学平衡状态的考查，往往通过化学平衡的特征及化学平衡常数的计算和理解进行。

化学平衡常数是新出现的高考热点，必须理解透彻。

另外还要重点关注化学平衡的现象和实质。

高考围绕勒夏特列原理的理解，通过实验、判断、图像、计算等形成对化学平衡移动进行综合考查，是化学反应速率和化学（平衡）状态的综合应用体现，平时加强针对性强化训练，注重规律和方法技能的总结，提高解题能力。

预计2019高考仍然将结合某个特定的工业生产过程，综合考查反应热、热化学方程式、化学反应速率和化学平衡；考查从图像中获取有效信息，解答与化学反应速率和化学平衡有关的

问题，如反应速率、反应转化率、产率，提高转化率的措施等；考查从图表或图像中获取信息，计算转化率、平衡常数等。

【得分要点】本

题难点是化学反应条件的控制，这部分知识往往以图像的形式给出，运用影响化学反应速率和化学平衡移动的因素进行考虑，有关化学平衡、化学反应速率的图表题一直是高考关注的热点，在审题时，一般采用“看特点，识图像，想原理，巧整合”四步法：

第一步：

看特点。

即分析可逆反应化学方程式，观察物质的状态、气态物质分子数的变化（正反应是气体分子数增大的反应，还是气体分子数减小的反应）、反应热（正反应是放热反应，还是吸热反应）等。

第二步：

识图像。

即识别图像类型，横坐标和纵坐标的含义、线和点（平台、折线、拐点等）的关系。

利用规律“先拐先平，数值大”判断，即曲线先出现拐点，先达到平衡，其温度、压强越大。

第三步：

想原理。

联想化学反应速率、化学平衡移动原理，特别是影响因素及使用前提条件等。

第四步：

巧整合。

图表与原理整合。

逐项分析图表，重点看图表是否符合可逆反应的特点、化学反应速率和化学平衡原理。

即：

。

1．【2018届湖北省考前冲刺】氮及其化合物在工农业生产、生活中有着重要应用。

（1）氯胺[NH2Cl（g）]是一种长效缓释含氯消毒剂,有缓慢而持久的杀菌作用,试写出其杀菌过程中与水反应的化学方程式________________。

（2）羟胺（NH2OH）是有机合成的常见还原剂。

工业上可用硝酸．硫酸水溶液作电解质进行电解,在汞电极上NO3-可转化为NH2OH,以铂为另一极,则该电解反应的总化学方程式为________________。

（3）银氨溶液是检验醛基的重要试剂,其溶液中存在Ag（NH3）2+（aq）

Ag+（aq）+2NH3（aq）。

常温下,反应AgCl（s）+2NH3（aq）

Ag（NH3）2+（aq）+Cl-（aq）的化学平衡常数K=1.94×10-3,且Ksp（AgCl）=1.76×10-10,则K[Ag（NH3）2+]=____________

____。

（4）水合肼（N2H4·H2O）常用作锅炉水的除氧剂。

N2H4·H2O为二元弱碱，在水溶液中的一级电离方程式表示为N2H4·H2O

N2H5++OH-。

盐酸肼（N2H6Cl2）是一种可溶性盐，其第一步水解的离子方程式为________________,溶液中离子浓度由大到小的排列顺序为________________。

（5）氨是一种重要的氮肥。

工业合成氨反应为：

N2（g）+

H2（g）

NH3（g）,该反应的活化能Ea1=254kJ/mol。

①查阅文献,相关化学键键能数据如下：

化学键

H-H

N

N

N-H

E/kJ·mol-1

436

946

391

则反应NH3（g）

N2（g）+

H2（g）的活化能Ea2=________________。

②一定条件下,1molN2与3.6molH2在密闭容器中充分反应,测得放出的热量为13.8kJ,则H2的转化率为________________,为提高原料的利用率,工业合成氨应该采取的措施是=________________。

【答案】NH2Cl+H2O

HClO+NH3（或NH2Cl+2H2O

HClO+NH3·H2O）2HNO3+2H2O

2NH2OH+3O2↑9.07×10-8N2H62+ 

N2H5++H+c（Cl-）>c（N2H62+）>c（H+）>c（N2H5+）>c（OH-）300kJ/mol12.5%循环操作（其它合理答案均得分）

2．【2018届辽宁省三模】合成氨厂和硝酸厂的烟气中含有大量的氮氧化物（NOx），脱硝通常是指将烟气中的氮氧化物转化为无毒无害的物质的化学过程。

（1）选择性催化还原技术（SCR）是目前最成熟的脱硝技术，即在金属催化剂的作用下，用还原剂（如NH3）选择性的与NOx反应生成N2和H2O。

已知：

4NH3（g）+5O2（g）⇌4NO（g）+6H2O（g）△H=-905.5kJ•mol-1

N2（g）+O2（g）⇌2NO（g）△H=+180kJ•mo

l-1

脱硝反应：

4NH3（g）+6NO（g）⇌5N2（g）+6H2O（g）的△H=_______kJ•mol-1

（2）将amolN2和3amolH2通入一密闭容器中在不同的温度和压强下发生反应：

N2（g）+3H2（g）⇌2NH3（g）。

测得平衡体系中NH3的物质的量的分数如图所示。

①下列可提高氨气产率的途径是__________。

A．尽量提高反应温度B．对原料气适当加压

C．采用适当的催化剂D．将氨气液化，不断移出液氨

②上图所示平衡体系中当NH3的物质的量分数分别为0.549和0.429时，该反应的平衡常数分别为K1和K2，则K1________K2（填写“＞”，“＜”或“＝”）。

当NH3的物质的量分数为0.600时，容器的体积为2L，此时该反应

的化学平衡常数K=________。

（3）常温下，将NO和H2的混合气体通入Ce（SO4）2与Ce2（SO4）3的混合溶液中其物质转化过程如图所示，

①反应I中氧化剂与还原剂的物质的量之比为_______。

②写出该过程的总化学反应方程式_____________________________________。

（4）直接电解吸收也是脱硝的一种方法，先用6%的稀硝酸吸收NOx，会生成HNO2（一种一元弱酸），再将吸收液导入电解槽中进行电解，使之转化为硝酸，其电解装置如图所示。

①图中b应连接电源的_______（“正极”或“负极”）。

②阳极的电极反应式为___________________。

【答案】-1805.5BD>256/3a22:

12H2+2NO

N2+2H2O负极H2O+HNO2-2e-=NO3-+3H+

（3）根据图示确定反应物和生成物，对照氧化还原反应的基本概念、运用电子守恒。

将反应I和反应II相加消去过程物质得总反应方程式。

（4）HNO2转化为HNO3为氧化反应，电解时氧化反应在阳极发生，图中a为阳极，b为阴极。

详解：

（1）将反应编号，

4NH3（g）+5O2（g）

4NO（g）+6H2O（g）ΔH=-905.5kJ·mol-1（①式）

N2（g）+O2（g）

2NO（g）ΔH=+180kJ·mol-1（②式）

应用盖斯定律，①式-②式

5得，4NH3（g）+6NO（g）

5N2（g）+6H2O（g）ΔH=（-905.5kJ/mol）-（+180kJ/mol）

5=-1805.5kJ/mol。

（2）根据图像，在相同压强下升高温度，NH3的物质的量分数减小，平衡向逆反应方向移动，反应N2（g）+3H2

（g）

2NH3（g）的正反应是放热反应。

①A项，尽量提高反应温度，平衡向逆反应方向移动，NH3的产率减小；B项，对原料气适当加压，平衡向正反应方向移动，NH3的产率增大；C项，采用适当的催化剂，平衡不移动，NH3的产率不变；D项，将NH3液化，不断移出液氨，平衡向正反应方向移动，NH3的产率增大；可提高NH3产率的途径是BD，答案选BD。

②根据图像，NH3的物质的量分数分别为0.549和0.429时，压强相同、温度分别为400℃和450℃，升高温度平衡向逆反应方向移动，NH3物质的量分数减小，K值减小，K1

K2。

设转化N2物质的量为xmol，用三段式

N2（g）+3H2（g）

2N

H3（g）

n（起始）（mol）a3a0

n（转化）（mol）x3x2x

n（平衡）（mol）a-x3a-3x2x

平衡时NH3物质的量分数为0.600，

=0.600，解得x=0.75a，平衡时N2、H2、NH3物质的量依次为0.25amol、0.75amol、1.5amol，容器的体积为2L，平衡时N2、H2、NH3物质的量浓度依次为0.125amol/L、0.375amol/L、0.75amol/L，此反应的平衡常数K=

=

=

。

3．【2018届西宁市二模】“一带路”为中国化工企业开辟了新的国际市场，能源环保是基础。

在能源领域科学家提出构想——富集空气中的CO2，并使之与H2反应生成可再生能源甲醇.流程如下：

（1）在合成塔中，若有4400gCO2与足量H2完全反应，生成气态的H2O和气态甲醇，可放出5370kJ的热量,写出该反应的热化学方程式________________。

（2）一定条件下，向2L恒容密闭容器中充入1molCO2和3molH2在不同催化剂作用下发生反应I、反应II、反应III，相同时间内CO2的转化率随温度变化如图1所示:

①催化效果最佳的反应是_________（填“反应I”、“反应II”、“反应III”）。

②b点反应速率v（正）______v（逆）（填“>”、“=”或“<”）。

③若此反应在a点时已达平衡状态，a点的转化率比c点高的原因是_________。

（3）选取合适的催化剂发生上述反应，测得甲醇的产率与反应温度、压强的关系如图2。

④分析图中数据可知,在220℃、5.0MPa时，CO2的转化率为________；将温度降低至140℃、压强减小至2.0MPa，CO2的转化率将_______（填“增大”、“减小”或“不变”）。

⑤200℃、2.0MPa时，将amol/LCO2和3amol/LH2充入VL密闭容器中，在催化剂作用下反应达到平衡。

根据图中数据计算所得甲醇的质量______g（用含a、V的代数式表示）。

（4）用NaOH溶液吸收CO2所得饱和碳酸钠溶液可以对废旧电池中的铅膏（主要成分PbSO4）进行脱硫反应。

已知Ksp（PbSO4）=1.6×10-8，Ksp（PbCO3）=7.4×10-14，PbSO4（s）+CO32-（aq）==PbCO3（s）+SO42-（aq），则该反应的平衡常数K=___（保留三位有效数字）；若在其溶液中加入少量Pb（NO3）2晶体，则c（SO42-）:

c（CO32-）的比值将_____（填“增大”、“减小”或“不变”）。

【答案】CO2（g）+3H2（g）

CH3OH（g）+H2O（g）△H=-53.7kJ/mol反应I＞该反应为放热反应，温度升高,平衡逆向移动25%增大4.8aV2.16×105不变

（2）①根据图像可知在相同条件下反应I中CO2的转化率最高，则催化效果最佳的反应是反应I。

②b点在曲线下方，转化率低，在达到平衡的过程中CO2的转化率升高，这说明此时反应向正反应方向进行，则反应速率v（正）＞v（逆）。

③由于该反应为放热反应，温度升高，平衡逆向移动，因此a点的转化率比c点高。

（3）④在220℃、5.0MPa时甲醇的产率是25%，则

CO2（g）+3H2（g）

CH3OH（g）+H2O（g）

起始量（mol）1300

转化量（mol）x3xxx

平衡量（mol）1－x3－3xxx

由于此时甲醇的产率是25%，则x＝0.25，因此CO2的转化率为3x/3×100%＝25%；根据图像曲线变化可知将温度降低至140℃、压强减小至2.0MPa时甲醇的产率增大，因此CO2的转化

率将增大。

⑤在200℃、2.0MPa时甲醇的产率是15%，则

CO2（g）+3H2（g）

CH3OH（g）+H2O（g）

起始量（mol）aV3aV00

转化量（mol）y3yyy

平衡量（mol）aV－y3aV－3yyy

此时甲醇的产率是0.15，则y＝0.15aV，因此所得甲醇的质量0.15aV×32g＝4.8aVg；

（4）根据方程式可知该反应的平衡常数K＝

。

若在其溶液中加入少量Pb（NO3）2晶体，由于平衡常数只与温度有关系，则根据该反应的平衡常数表达式可知c（SO42-）：

c（CO32-）的比值不变。