高届高级高三化学三轮复习资料考前100天突破题型三真题调研.docx
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高届高级高三化学三轮复习资料考前100天突破题型三真题调研
1.(2019·全国卷Ⅰ,28)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。
回答下列问题:
(1)Shibata曾做过下列实验:
①使纯H2缓慢地通过处于721℃下的过量氧化钴CoO(s),氧化钴部分被还原为金属钴Co(s),平衡后气体中H2的物质的量分数为0.0250。
②在同一温度下用CO还原CoO(s),平衡后气体中CO的物质的量分数为0.0192。
根据上述实验结果判断,还原CoO(s)为Co(s)的倾向是CO_____H2(填“大于”或“小于”)。
(2)721℃时,在密闭容器中将等物质的量的CO(g)和H2O(g)混合,采用适当的催化剂进行反应,则平衡时体系中H2的物质的量分数为________(填标号)。
A.<0.25 B.0.25 C.0.25~0.50 D.0.50 E.>0.50
(3)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______________________________
________________________________________________________________________。
(4)Shoichi研究了467℃、489℃时水煤气变换中CO和H2分压随时间变化关系(如图所示),催化剂为氧化铁,实验初始时体系中的
和pCO相等、
和
相等。
计算曲线a的反应在30~90min内的平均速率
(a)=________kPa·min-1。
467℃时
和pCO随时间变化关系的曲线分别是________、________。
489℃时
和pCO随时间变化关系的曲线分别是________、________。
答案
(1)大于
(2)C
(3)小于 2.02 COOH*+H*+H2O*===COOH*+2H*+OH*(或H2O*===H*+OH*)
(4)0.0047 b c a d
解析
(1)由题给信息①可知,H2(g)+CoO(s)Co(s)+H2O(g)(i)
K1=
=
=39,由题给信息②可知,CO(g)+CoO(s)Co(s)+CO2(g)(ii) K2=
=
≈51.08。
相同温度下,平衡常数越大,反应倾向越大,故CO还原氧化钴的倾向大于H2。
(2)第
(1)问和第
(2)问的温度相同,利用盖斯定律,由(ii)-(i)得CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g) K=
=
≈1.31。
设起始时CO(g)、H2O(g)的物质的量都为1mol,容器体积为1L,在721℃下,反应达平衡时H2的物质的量为xmol。
CO(g)+H2O(g)H2(g)+CO2(g)
起始/mol1100
转化/molxxxx
平衡/mol1-x1-xxx
K=
=1.31,若K取1,则x=0.5,φ(H2)=0.25;若K取4,则x≈0.67,φ(H2)≈0.34。
氢气的物质的量分数介于0.25与0.34之间,故选C。
(3)观察起始态物质的相对能量与终态物质的相对能量知,终态物质相对能量低于始态物质相对能量,说明该反应是放热反应,ΔH小于0。
过渡态物质相对能量与起始态物质相对能量相差越大,活化能越大,由题图知,最大活化能E正=1.86eV-(-0.16eV)=2.02eV,该步起始物质为COOH*+H*+H2O*,产物为COOH*+2H*+OH*。
(4)由题图可知,30~90min内,
(a)=
≈0.0047kPa·min-1。
水煤气变换中CO是反应物,H2是产物,又该反应是放热反应,升高温度,平衡向左移动,重新达到平衡时,H2的压强减小,CO的压强增大。
故a曲线代表489℃时
随时间变化关系的曲线,d曲线代表489℃时pCO随时间变化关系的曲线,b曲线代表467℃时
随时间变化关系的曲线,c曲线代表467℃时pCO随时间变化关系的曲线。
2.(2019·全国卷Ⅱ,27)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。
回答下列问题:
(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)③
ΔH3=________kJ·mol-1。
(2)某温度,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_______________________________________________。
答案
(1)89.3
(2)40% 3.56×104 BD (3)CD (4)Fe电极 Fe+2+H2↑(或Fe+2C5H6===Fe(C5H5)2+H2↑) 水会阻碍中间物Na的生成;水会电解生成OH-,进一步与Fe2+反应生成Fe(OH)2
解析
(1)根据盖斯定律,由反应①+反应②得反应③,则ΔH3=ΔH1+ΔH2=(100.3-11.0)kJ·mol-1=89.3kJ·mol-1。
(2)设容器中起始加入I2(g)和环戊烯的物质的量均为a,平衡时转化的环戊烯的物质的量为x,列出三段式:
(g) + I2(g)===(g)+2HI(g)
起始:
aa 0 0
转化:
xx x 2x
平衡:
a-xa-x x 2x
根据平衡时总压强增加了20%,且恒温恒容时,压强之比等于气体物质的量之比,得
=
解得x=0.4a,则环戊烯的转化率为
×100%=40%,平衡时(g)、I2(g)、(g)、HI(g)的分压分别为
、
、
、
则Kp=
=
p总,根据p总=1.2×105Pa,可得Kp=
×1.2×105Pa≈3.56×104Pa。
通入惰性气体,对反应③的平衡无影响,A项不符合题意;反应③为吸热反应,提高温度,平衡正向移动,可提高环戊烯的平衡转化率,B项符合题意;增加环戊烯浓度,能提高I2(g)的平衡转化率,但环戊烯的平衡转化率降低,C项不符合题意;增加I2(g)的浓度,能提高环戊烯的平衡转化率,D项符合题意。
(3)由相同时间内,环戊二烯浓度减小量越大,反应速率越快可知,T1 可知二聚体的浓度为0.45mol·L-1,D项正确。 (4)结合图示电解原理可知,Fe电极发生氧化反应,为阳极;在阴极上有H2生成,故电解时的总反应为Fe+2+H2↑或Fe+2C5H6===Fe(C5H5)2+H2↑。 结合相关反应可知,电解制备需在无水条件下进行,否则水会阻碍中间产物Na的生成,水电解生成OH-,OH-会进一步与Fe2+反应生成Fe(OH)2,从而阻碍二茂铁的生成。 3.(2019·全国卷Ⅲ,28)近年来,随着聚酯工业的快速发展,氯气的需求量和氯化氢的产出量也随之迅速增长。 因此,将氯化氢转化为氯气的技术成为科学研究的热点。 回答下列问题: (1)Deacon发明的直接氧化法为: 4HCl(g)+O2(g)===2Cl2(g)+2H2O(g)。 如图为刚性容器中,进料浓度比c(HCl)∶c(O2)分别等于1∶1、4∶1、7∶1时HCl平衡转化率随温度变化的关系: 可知反应平衡常数K(300℃)________K(400℃)(填“大于”或“小于”)。 设HCl初始浓度为c0,根据进料浓度比c(HCl)∶c(O2)=1∶1的数据计算K(400℃)=______(列出计算式)。 按化学计量比进料可以保持反应物高转化率,同时降低产物分离的能耗。 进料浓度比c(HCl)∶c(O2)过低、过高的不利影响分别是_______________________________________________、 ________________。 (2)Deacon直接氧化法可按下列催化过程进行: CuCl2(s)===CuCl(s)+ Cl2(g) ΔH1=83kJ·mol-1 CuCl(s)+ O2(g)===CuO(s)+ Cl2(g) ΔH2=-20kJ·mol-1 CuO(s)+2HCl(g)===CuCl2(s)+H2O(g) ΔH3=-121kJ·mol-1 则4HCl(g)+O2(g)===2Cl2(g)+2H2O(g)的 ΔH=________kJ·mol-1。 (3)在一定温度的条件下,进一步提高HCl的转化率的方法是________________。 (写出2种) (4)在传统的电解氯化氢回收氯气技术的基础上,科学家最近采用碳基电极材料设计了一种新的工艺方案,主要包括电化学过程和化学过程,如图所示: 负极区发生的反应有_______________________________________________________ ____________________________________________________________(写反应方程式)。 电路中转移1mol电子,需消耗氧气____L(标准状况)。 答案 (1)大于 O2和Cl2分离能耗较高 HCl转化率较低 (2)-116 (3)增加反应体系压强、及时除去产物 (4)Fe3++e-===Fe2+,4Fe2++O2+4H+===4Fe3++2H2O 5.6 解析 (1)由题给HCl平衡转化率随温度变化的关系图可知,随温度升高,HCl平衡转化率降低,则此反应为放热反应,温度越高,平衡常数越小,即K(300℃)大于K(400℃)。 结合题图可知,c(HCl)∶c(O2)=1∶1、400℃时HCl的平衡转化率为84%,列出三段式: 4HCl(g) + O2(g) === 2Cl2(g)+2
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