2020-2021全国高考化学化学反应原理综合考查的综合高考模拟和真题汇总附
答案解析
一、化学反应原理综合考查
1.德国化学家哈伯(F.Haber)从1902年开始研究由氮气和氢气直接合成氨。合成氨为解决世界的粮食问题作出了重要贡献。其原理为N 2(g)+3H 2(g)?2NH 3(g) △H=-92.4kJ/mol
(1)若已知H-H 键的键能为436.0kJ/mol ,N-H 的键能为390.8kJ/mol ,则N ≡N 的键能约为_____kJ/mol
(2)合成氨反应不加催化剂很难发生,催化剂铁触媒加入后参与了反应降低了活化能。其能量原理如图所示,则加了催化剂后整个反应的速率由______决定(填“第一步反应”或者“第二步反应”),未使用催化剂时逆反应活化能______正反应活化能(填“大于”“小于”或者“等于”)
(3)从平衡和速率角度考虑,工业生产采取20MPa 到50MPa 的高压合成氨原因______
(4)一定温度下恒容容器中,以不同的H 2和N 2物质的量之比加入,平衡时NH 3体积分数如图所示,则H 2转化率a 点______b 点(填"大于”“小于”或者“等于”)。若起始压强为20MPa ,则b 点时体系的总压强约为______MPa 。
(5)若该反应的正逆反应速率分别表示为v 正=K 正()()3
22N c H g g ,v 逆=K 逆?c 2(NH 3),则一定温度下,该反应 的平衡常数K=______(用含K 正和K 逆的表达式表示),若K 正和K 逆都是温度的函数,且随温度升高而升高,则图中c 和d 分别表示______和______随温度变化趋势(填K 正或者K 逆)。
(6)常温下,向20mL 的0.1mol/L 的盐酸中通入一定量氨气反应后溶液呈中性(假设溶液体积变化忽略不计)则所得溶液中c(NH 4+)=_______
【答案】944.4 第一步反应 大于 当压强低于20MPa 时,反应速率慢,且反应转化率
低,压强过大于50MPa 时,转化率提升不大,但对设备的要求高,生产成本高 小于 19 K K 正逆
K 正 K 逆 0.1mol/L 【解析】
【分析】
【详解】
(1)根据反应热的计算公式
N N H-H ()(N-H N N )3436.0kJ/mol 6390.8kJ ΔH=E -E =/mol 92.4kJ/mo E E l 36≡≡+?-?=-+-=反应物的键能生成物的键能E E ,可得N N =944.4kJ/mol ≡E ,故答案为:944.4;
(2)因为第一步反应的活化能大于第二步反应的活化能,则催化剂后整个反应的速率由第一步反应决定,由图可知未使用催化剂时逆反应活化能大于正反应活化能,故答案为:第一步反应;大于;
(3)根据工业上制备氨气的原理可知,当压强低于20MPa 时,反应速率慢,且反应转化率低,压强过大于50MPa 时,转化率提升不大,但对设备的要求高,生产成本高,所以工业生产采取20MPa 到50MPa 的高压合成氨,故答案为:当压强低于20MPa 时,反应速率慢,且反应转化率低,压强过大于50MPa 时,转化率提升不大,但对设备的要求高,生产成本高;
(4)当增大氢气的用量时,氮气的转化率升高,氢气的转化率降低,则H 2的转化率a 点小于b 点;根据图知b 点氨气的体积分数为5%,设氮气与氢气在恒容密闭容器中各投1mol ,转化的氮气为xmol ,则可列三段式为:
N 2+3H 2?2NH 3
(mol)110
(mol)x 3x 2x (mol)1-x 3-2x 2x
起始量转化量平衡量 则有2x =5%2-2x ,P()n()2-2x P()==P()n()220MPa =平衡平衡平衡始态始态,由此可得x= 121,P(平衡)=19MPa ,故答案为:小于;19; (5)平衡时,正反应速率=逆反应速率,则有()32322K c(N )c (H N )=K c H g g g 正逆,平衡常
数K= ()22323K =c(N )c c NH (H )K g 正逆
;该反应为放热反应,温度升高时,平衡会逆向移动,平衡常数会减小,则K 逆大于K 正,c 代表K 正,d 代表K 逆,故答案为:K K 正逆
;K 正;K 逆; (6)反应后溶液呈中性,溶液中c (H +)=c (OH -)且由电荷守恒c (H +)+c (NH 4+)=c (OH -)+c (Cl -),则c (NH 4+)= c (Cl -)=0.1mol/L ,故答案为:0.1mol/L 。
2.资源化利用CO 2,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 = - 159.5 kJ·mol-1
第二步:H2NCOONH4(s)?CO(NH2)2(s)+ H2O(g) △H = +116.5 kJ·mol-1
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4mol NH3和1mol CO2,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】H 2O + CO 32- + CO 2=2HCO 3- 低温,低流速 2NH 3(g)+ CO 2(g)?CO(NH 2)2(s)+ H 2O(g)△H= -43kJ·mol -1 K=[H 2O]/[NH 3]2.[CO 2] 二 55 CO 2 + 6e - + 6H + = CH 3OH + H 2O CH 3OH + CO 2 + H 2
*HI 、Rh CH 3COOH + H 2O 【解析】
【分析】
(1)①H 2O 、CO 32-、CO 2反应生成HCO 3-;
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,CO 2失电子和H +反应生成CH 3CH 2OH ;
②根据图知,反应物是CH 3CH 2OH 、CO 2和H 2,生成物是CH 3COOH 和水,LiI 和Rh 作催化剂。
【详解】
(1)①H 2O 、CO 32-、CO 2反应生成HCO 3-,离子方程式为H 2O+CO 32-+CO 2=2HCO 3-; 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CO 2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2NH 3(g)+CO 2(g)?CO(NH 2)2(s)+H 2O(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,2232(H O)=(NH )(CO )
c K c c ; 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NH 3和CO 2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,CO 2失电子和H +反应生成CH 3OH ,电极反应式为CO 2+6e -+6H +
=CH 3OH+H 2O ;
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:CH 3OH+CO 2+H 2*HI 、Rh CH 3COOH+H 2O 。
3.运用化学反应原理研究化学反应有重要意义。
(1)一氯胺(NH 2Cl )是饮用水的二级消毒剂,水解生成一种具有强烈杀菌消毒作用的物质:
①NH 2Cl 中Cl 元素的化合价为_____________。
②NH 2Cl 发生水解反应的化学方程式为_____________________________。
(2)SO 2和CO 均为燃煤产生的烟道气中有害成分,在催化作用下可利用二者相互反应进行无害化处理并回收硫。有关资料如图1所示。则:
①常温常压下,质量均为11.2g 的CO (g )和S (s )分别完全燃烧生成CO 2(g )或SO 2(g ),放出的热量前者比后者多________kJ 。
②SO 2(g )+2CO (g )=S (s )+2CO 2(g ) △H=___________________.
(3)在一定条件下,向恒容密闭容器中充入1.0molCO 2和3.0molH 2,在一定温度范围内发生如下转化:CO 2(g )+3H 2(g )=CH 3OH (g )+H 2O (g ) △H=-xkJ/mol x>0)。在不同催化剂作用下,相同时间内CO 2的转化率随温度的变化如图2所示:
①催化效果最佳的是催化剂__________(选填“I”、“Ⅱ”或“Ⅲ”);b 点v(正)___v(逆)(选填“>”、“<”或“=”)
②此反应在a 点时已达到平衡状态,a 点的转化率比c 点高的原因是_____________ (4)常温下,H 2CO 3的电离常数为:K a1=4×10-7,K a2=4×10-11。已知0.1mol/LNH 4HCO 3溶液的pH=8,则在此溶液中:
①下列有关离子浓度的关系式中,不正确的是_____(填序号)
A .c(NH 4+)>c(HCO 3-)>c(OH -)>c(H +)
B .c(NH 4+)+c(NH 3·H 2O)=c(HCO 3-)+c(H 2CO 3)
C .c(H 2CO 3)-c(CO 32-)-c(NH 3·H 2O)=9.9×10-7mol·L -1 ②232-3c(H CO )c(CO )
=________(结果保留三位有效数字)。 【答案】+1 NH 2Cl +H 2O=NH 3+HClO (或NH 2Cl +2H 2O=NH 3·
H 2O +HClO ) 9.6 +270.0kJ/mol I > 该反应为放热反应,升高温度,平衡逆向移动 B 6.25
【解析】
【分析】
【详解】
(1)发生水解反应时,元素的化合价一般不发生变化,一氯胺(NH 2Cl )水解时能生成有强烈杀菌消毒作用的物质(HClO ),可知Cl 元素的化合价为+1价;水解的方程式为:NH 2Cl+H 2O=NH 3+HClO (或NH 2Cl +2H 2O=NH 3·H 2O +HClO ),故答案为:+1;
NH 2Cl+H 2O=NH 3+HClO (或NH 2Cl +2H 2O=NH 3·H 2O +HClO );
(2)11.2gCO 的物质的量为0.4mol ,完全燃烧生成CO 2放出的热量为
283.0kJ×0.4=113.2kJ ;11.2gS 的物质的量为0.35mol ,完全燃烧生成SO 2放出的热量为296.0kJ×0.35=103.6kJ ,前者比后者放出的热量多9.6kJ ;SO 2(g )+2CO (g )=S (s )+2CO 2
(g ) △H=296.0kJ/mol -283.0kJ/mol×2=+270.0kJ/mol ;故答案为:9.6;+270.0kJ/mol ; (3)根据图2,相同温度时,在催化剂Ⅰ的作用下,反应相同时间CO 2的转化率最大,因此催化剂Ⅰ的效果最好;b 点时反应还未达到平衡状态,CO 2的转化率还会继续增加,反应正向进行,因此v(正)>v(逆);该反应为放热反应,a 点时达到平衡,从a 点到c 点,温度升高,平衡逆向移动,CO 2的转化率下降,故答案为:Ⅰ;>;该反应为放热反应,升高温度,平衡逆向移动;
(4)0.1mol/LNH 4HCO 3溶液中,NH 4+水解:NH 4++H 2O
NH 3·H 2O+H +,HCO 3-水解:HCO 3-+H 2O
H 2CO 3+OH -,溶液pH=8,说明HCO 3-水解的程度更大; ①A. 由于NH 4HCO 3溶液中HCO 3-水解的程度更大,离子浓度大小顺序为c(NH 4+)>c(HCO 3-)>c(OH -)>c(H +),A 项正确;
B.NH 4+达到水解平衡后,在溶液中的存在形式为NH 4+、NH 3·H 2O ,HCO 3-达到电离、水解平衡后,在溶液中的存在形式为HCO 3-、CO 32-、H 2CO 3,因此物料守恒式为:c(NH 4
+)+c(NH 3·H 2O)=c(HCO 3-)+c(H 2CO 3)+c(CO 32-),B 项错误;
C.列出电荷守恒式:c(NH 4+)+c(H +)=c(HCO 3-)+2c(CO 32-)+c(OH -),与上述物料守恒式联立,得
到:c(NH 3·
H 2O) +c(CO 32-)+c(OH -)= c(H +)+ c(H 2CO 3),则c(H 2CO 3)-c(CO 32-)-c(NH 3·H 2O)=c(OH -)-c(H +)=10-6 mol·
L -1-10-8 mol·L -1=9.9×10-7mol·L -1,C 项正确;故答案为:B ; ②232-3c(H CO )c(CO )=-2+233-+2-+33c(H CO )c(HCO )××c (H )c(HCO )c(H )c(CO )c(H )??=2+12
c (H )Ka Ka ?=6.25,故答案为:6.25。
【点睛】
在水溶液中,若要计算两种离子的浓度之比,往往可从平衡常数的角度思考,将公式进行变换,得到有关平衡常数及c(H +)、c(OH -)的式子,再代入数据计算: 要计算232-3c(H CO )c(CO )
,K a1的表达式分母是c(H 2CO 3),K a2的表达式分子中有c(CO 32-)这一项,因此把K a1、K a2的表达式取倒数相乘,再乘c(H +)的平方,可推导出公式
232-3c(H CO )c(CO )=-2+233-+2-+33c(H CO )c(HCO )××c (H )c(HCO )c(H )c(CO )c(H )
??=2+12c (H )Ka Ka ?
4.煤炭燃烧时产生大量SO 2、NO 对环境影响极大。
(1)使用清洁能源可有效减少SO 2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CH 3OH 。已知制备甲醇的有关化学反应及平衡常数如下:
i :CO 2(g)+3H 2(g)垐?噲?CH 3OH(g)+H 2O(g) ΔH 1=-a kJ/mol
ii :CO 2(g)+H 2(g) 垐?噲? CO(g)+H 2O(g) ΔH 2=+b kJ/mol
iii :CO(g)+2H 2(g) 垐?噲? CH 3OH(g) ΔH 3
ΔH 3=________。
(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(T 1 ℃、2 L 密闭容器)。反应过程中部分数据见下表:
反应时间
CO 2/mol H 2/mol CH 3OH/mol H 2O/mol 反应Ⅰ恒 温恒容 0 min
2 6 0 0 10 min
4.5 20 min
1 30 min 1
反应Ⅱ绝
热恒容 0 min
0 0 2 2
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CO 2的浓度c(Ⅰ)________c(Ⅱ)。
②对反应Ⅰ,在其他条件不变下,若30 min 时只改变温度为T 2 ℃,再次平衡时H 2的物质的量为2.5 mol ,则T 1________T 2(填“>”“<”或“=”)。
③若30 min 时只向容器中再充入1 mol H 2(g)和1 mol H 2O(g),则平衡________移动(填“正向”“逆向”或“不”)。
(3)研究人员发现,将煤炭在O 2/CO 2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)=N 2(g)+2CO 2(g)。在一定温度下,于2 L 的恒容密闭容器中充入0.1 mol NO 和0.3 mol CO 发生该反应,如图为容器内的压强(p)与起始压强(p 0)的比值(p/p 0)随时间的变化曲线。
①0~5 min 内,该反应的平均反应速率v(NO)=________;平衡时N 2的产率为________。 ②若13 min 时,向该容器中再充入0.06 mol CO 2,15 min 时再次达到平衡,此时容器内p /0p 的比值应在图中A 点的________(填“上方”或“下方”)。
【答案】-(a+b)kJ/mol < > > 正向 6×10-3 mol/(L·
min 80% 上方 【解析】
【分析】
【详解】
(1)已知:i :CO 2(g )+3H 2(g )垐?噲?CH 3OH (g )+H 2O (g ) ΔH 1=-a kJ /mol
ii :CO 2(g )+H 2(g ) 垐?噲? CO (g )+H 2O (g ) ΔH 2=+b kJ /mol
iii :CO (g )+2H 2(g ) 垐?噲? CH 3OH (g ) ΔH 3
根据盖斯定律可知i -ii 即得到CO (g )+2H 2(g )垐?噲?CH 3OH (g )ΔH 3=-(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CO 2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30 min 时只改变温度为T 2 ℃,再次平衡时H 2的物质的量为2.5 mol ,说明平衡正向进行温度降低,则T 1>T 2。
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330.50.50.50.5 1.5 1.5
K ?==?。若30 min 时只向容器中再充入1 mol H 2(g )和1 mol H 2O (g ),浓度熵为310.50.52
Q K ?=
?<,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 )=N 2(g )+2CO 2(g )可知消耗NO 是0.06mol ,浓度是0.03mol /L ,所以0~5 min 内,该反应的平均反应速率v (NO )=0.03mol /L ÷5min =6×10-3 mol /(L ·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N 2的产率为0.04100%=80%0.05
?。 ②若13 min 时,向该容器中再充入0.06 mol CO 2,若平衡不移动,则
00.42 1.050.4
p p ==。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p /0p 的比值应在图中A 点的上方。
【点睛】
(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.已知,常温下H 2S 、H 2CO 3 的电离常数如下表
K a1K a2
H2S9.1×10-81×10-15
H2CO3 4.3×10-7 5.6×10-11
(1)①常温下,0.1mol/L的硫化钠溶液和0.1mol.L-1的碳酸钠溶液,碱性更强的是
_______。其原因是_____________________________。
②常温下,硫化钠水解的离子方程式_____________________________。
(2)H2S能与许多金属离子发生反应,生成溶解度不同和各种颜色的金属硫化物沉淀,可用于分离和鉴定金属离子。
①常温下,NaHS溶液显______(选填“酸性”、“中性”或“碱性”)
②常温下,向100 mL 0.1 mol·L-1 H2S溶液中滴加0.1 mol·L-1NaOH溶液,得到溶液pH与NaOH溶液体积的关系曲线如图所示:
试分析图中a、b、c、d四个点,水的电离程度最大的是________;在b点,溶液中各离子浓度由大到小的排列顺序是______________________________。
(3)脱除天然气中的硫化氢既能减少环境污染,又可回收硫资源,该部分硫化氢用过量NaOH溶液吸收后,再以石墨作电极电解该溶液可回收硫,写出电解得到硫的总反应方程式(忽略氧的氧化还原)_______________;从整个生产工艺的角度分析,该方法不仅能减少环境污染、回收硫、得到一定量的副产物,还具有的优点是___________。
【答案】硫化钠溶液硫化氢的K a2小于碳酸的K a2,硫化钠更易水解 S2- + H2O HS- + OH-、HS- + H 2O H2S + OH-碱性 c c(Na+)>c(HS-)>c(OH-)=c(H+) >c(S2-)
Na 2S+2H2O S↓+H2↑+2NaOH 或S2-+2H2O S↓+H2↑+2OH-产物NaOH可循环使用
【解析】
试题分析:(1)① H2CO3的第二步电离平衡常数是5.6×10-11,大于H2S的第二步电离平衡常数1×10-15,说明S2-的水解程度大于CO32-;②S2-的水解分两步进行;(1)①根据HS-的水解平衡常数和电离平衡常数分析NaHS溶液的酸碱性;②H2S抑制水电离,加入NaOH 中和H2S,H2S抑制作用逐渐减小,到c点H2S恰好与NaOH生成Na2S, Na2S水解促进水电离;d点氢氧化钠过量,过量的氢氧化钠抑制水电离。NaHS溶液呈碱性,在b点溶液呈中性,所以b点溶质是NaHS和H2S,HS-要水解和电离,HS-、H2S的电离生成S2-;HS-
、H2S、H2O电离出H+。(3)硫化氢用过量NaOH溶液吸收后生成Na2S,电解硫化钠溶液生成硫、氢气、氢氧化钠。
解析:(1)① H2CO3的第二步电离平衡常数是5.6×10-11,大于H2S的第二步电离平衡常数1×10-15,说明S2-的水解程度大于CO32-,硫化钠更易水解,所以硫化钠溶液的碱性强;②S2-的水解分两步进行,硫化钠水解的离子方程式S2- + H2O HS- + OH-、HS- +
H 2O H2S + OH-;(2)①HS-的水解平衡常数,电离平
衡常数1×10-15,水解大于电离,所以NaHS溶液的呈碱性;②H2S抑制水电离,加入NaOH 中和H2S,H2S抑制作用逐渐减小,到c点H2S恰好与NaOH生成Na2S, Na2S水解促进水电离;d点氢氧化钠过量,过量的氢氧化钠抑制水电离,所以C点水电离程度最大。NaHS溶液呈碱性,在b点溶液呈中性,所以b点溶质是NaHS和H2S, HS-、H2S的电离生成S2-;HS-、H2S、H2O电离出H+,所以b点,溶液中各离子浓度由大到小的排列顺序是c(Na +)>c(HS-)>c(OH-)=c(H+) >c(S2-)。(3)硫化氢用过量NaOH溶液吸收后生成Na2S,电解硫化钠溶液生成硫、氢气、氢氧化钠,电解总方程式为
Na2S+2H2O S↓+H2↑+2NaOH。该方法不仅能减少环境污染、回收硫、得到一定量的副产物,还具有的优点是NaOH可循环使用。
电解:向酸溶液中逐滴加入碱溶液,水电离程度逐渐增大,碱过量时水的电离程度再逐渐减小。NaHA溶液的酸碱性要根据HA-的电离和水解程度判断,若电离程度大于水解程度,溶液呈酸性;若水解大于电离,则溶液呈碱性。
6.研究NO的性质对建设美丽家乡,打造宜居环境具有重要意义。
(1)自然界在闪电时,生成NO的反应方程式为__________________。
(2)T℃时在容积为2L的恒容密闭容器中,充入NO和O2发生反应:
2NO(g)+O2(g)?2NO2(g),不同时刻测得容器中n(NO)、n(O2)如表:
时间/s012345
n(NO)/mol10.60.40.20.20.2
n(O2)/mol0.60.40.30.20.20.2
v=________;
①在T℃下,0~2s时,该反应的平均反应速率(NO)
②该温度下反应的平衡常数K=________,在T℃下,能提高NO的平衡转化率的措施有
_______、________。
(3)已知NO和O2反应的历程如图,回答下列问题:
①写出其中反应①的热化学方程式也(△H 用含物理量E 的等式表示):________。
②试分析上述基元反应中,反应①和反应②的速率较小的是_____(选填“反应①”或“反应②”);已知反应①会快速建立平衡状态,反应②可近似认为不影响反应①的平衡。对该反应体系升高温度,发现总反应速率变慢,其原因可能是____________。
【答案】N 2+O 2闪电2NO 0.15mol·L -1·s -1 160.0L·mol -1 增大O 2的浓度 增大体系压强 2NO(g)?N 2O 2(g) △H =-(E 3-E 2)kJ·mol -1 反应② 因为反应①为放热反应,升高温度,反应①平衡逆向移动,导致c (N 2O 2)减小,反应②变慢,而反应②为慢反应是总反应速率的决速反应
【解析】
【分析】
(2)根据(NO)=c n v t V t
??=??计算化学反应速率;根据2222(NO )=(NO)(O )c K c c 求算平衡常数; (3)根据△H =生成物的总能量-反应物的总能量求算△H ;
(4)一般来说,活化能越大,化学反应速率越慢。
【详解】
(1)在闪电时,N 2和O 2会发生化合反应生成NO ,化学方程式为N 2+O 2闪电2NO ;
(2)①在T ℃下,0~2s 时,n (NO)从1mol 降低到0.4mol ,变化了0.6mol ,容器体积为2L 。根据(NO)=c n v t V t ??=??,带入数据,有-1-10.6mol (NO)=0.15mol L s 2L 2s
v =?g g ; ②根据方程式,从开始到平衡,消耗n (NO)=1mol -0.2mol=0.8mol ,则生成
n (NO 2)=0.8mol 。平衡时,NO 、O 2、NO 2的物质的量分别为0.2mol 、0.2mol 、0.8mol ,容器
体积为2L ,平衡常数2222(NO )=(NO)(O )
c K c c ,带入数据,有220.8mol (
)2==160.0L/mol 0.2mol 0.2mol ()()22L K L L ?; 在T ℃下,提高NO 的转化率,需平衡向正反应方向移动,需要注意的是,温度已经限定,不能改变温度。则增大NO 的转化率,可以增大O 2的浓度;该反应是气体分子数减小的反应,可以压缩体积,增大压强;
(3)①根据图像,反应①为NO(g)反应化合生成N 2O 2(g),根据△H =生成物的能量-反应物的
能量,则热化学方程式:2NO(g)?N 2O 2(g) △H =-(E 3-E 2)kJ·
mol -1; ②一般来说,活化能越大,化学反应速率越慢。反应①的活化能为E 4-E 3,反应②的活化能为E 5-E 2,根据图示,反应②的活化能大,化学反应速率较小;
化学反应速率慢的基元反应是总反应的决速步,反应②的活化能大,化学反应速率较小,是总反应的决速步。从图示看,反应①和②都是放热反应,升高温度,平衡均逆向移动,
由于反应①快速达到平衡,则反应①的产物N2O2的浓度会减小,但对于反应②来说,
c(N2O2)减小,会使得反应②的反应速率减小,而反应②是总反应的决速步,因此总反应速率变慢。答案:因为反应①为放热反应,升高温度,反应①平衡逆向移动,导致c(N2O2)减小,反应②变慢,而反应②为慢反应是总反应速率的决速反应。
7.页岩气中含有较多的乙烷,可将其转化为更有工业价值的乙烯。
(1)二氧化碳氧化乙烷制乙烯。
将C2H6和CO2按物质的量之比为1∶1通入反应器中,发生如下反应:
噲?C2H4(g) + H2(g) ΔH1=+136.4kJ·mol?1
ⅰ.C2H6(g) 垐?
噲?CO(g) + H2O(g) ΔH2=+41.2kJ·mol?1
ⅱ.CO2(g) + H2(g) 垐?
噲?C2H4(g) +CO(g) +H2O(g) ΔH3
ⅲ.C2H6(g) +CO2(g) 垐?
①用ΔH1、ΔH2计算ΔH3=______kJ·mol?1。
噲?2C(s)+3H2(g)为积碳反应,生成的碳附着在催化剂表面,降②反应ⅳ:C2H6(g) 垐?
低催化剂的活性,适当通入过量CO2可以有效缓解积碳,结合方程式解释其原因:__。
③二氧化碳氧化乙烷制乙烯的研究热点之一是选择催化剂,相同反应时间,不同温度、不同催化剂的数据如下表(均未达到平衡状态):
(注)C2H4选择性:转化的乙烷中生成乙烯的百分比。
CO选择性:转化的CO2中生成CO的百分比。
对比Ⅰ和Ⅱ,该反应应该选择的催化剂为__,理由是__。实验条件下,铬盐作催化剂时,随温度升高,C2H6的转化率升高,但C2H4的选择性降低,原因是__。
(2)利用质子传导型固体氧化物电解池将乙烷转化为乙烯,示意图如图:
①电极a与电源的______极相连。
②电极b的电极反应式是______。
【答案】+177.6 增大CO2的量,发生反应C+CO22CO,消耗C;增大CO2的量,
反
应ⅲ正向进行程度增加,降低了C2H6的浓度,反应ⅳ进行的程度减小铬盐相同温度下,铬盐作催化剂时C2H6的转化率和C2H4的选择性均较高温度升高,反应ⅰ、ⅲ、ⅳ的化学反应速率均增大,反应ⅳ增大的更多正极 CO2+2e-+2H+=CO+H2O
【解析】
【分析】
【详解】
噲?C2H4(g) + H2(g) ΔH1=+136.4kJ·mol?1
(1)①已知:C2H6(g) 垐?
噲?CO(g) + H2O(g) ΔH2=+41.2kJ·mol?1
ⅱ.CO2(g) + H2(g) 垐?
噲?C2H4(g) +CO(g) +H2O(g) ΔH3
ⅲ.C2H6(g) +CO2(g) 垐?
由盖斯定律可知,反应ⅰ+反应ⅱ得反应ⅲ,则ΔH3=ΔH1+ΔH2=(+136.4kJ·mol?1)+(+41.2kJ·mol?1)=+177.6kJ·mol?1,故答案为:+177.6;
②增大二氧化碳的量,可以有效缓解积碳的原因是,二氧化碳能与碳在加热条件下反应生成一氧化碳,消耗积碳,反应的化学方程式为C+CO22CO;增大二氧化碳的量,反应ⅲ向正正反应方向移动,降低了体系中C2H6的浓度,使反应ⅳ向逆反应方向移动,减少积碳的生成,故答案为:增大CO2的量,发生反应C+CO22CO,消耗C;增大CO2的量,反应ⅲ正向进行程度增加,降低了C2H6的浓度,反应ⅳ进行的程度减小;
③由表格数据可知,相同温度下,铬盐作催化剂时,C2H6的转化率和C2H4的选择性均较高,则对比Ⅰ和Ⅱ,该反应应该选择的催化剂为铬盐;升高温度,反应ⅰ、ⅲ、ⅳ的化学反应速率均增大,反应ⅳ的化学反应速率增大的幅度更大,导致C2H6的转化率升高,C2H4的选择性降低,故答案为:温度升高,反应ⅰ、ⅲ、ⅳ的化学反应速率均增大,反应ⅳ增大的更多;
(2)①电解池中,阳离子向阴极移动,由图给氢离子的移动方向可知,电极a为阳极,与电源正极相连,故答案为:正;
②电解池中,阳离子向阴极移动,由图给氢离子的移动方向可知,电极b为阴极,在氢离子作用下,二氧化碳在阴极上得电子发生还原反应生成一氧化碳和水,电极反应式为CO2 +2e-+2H+=CO+H2O。
8.亚硝酰硫酸(NOSO4H)主要用于染料、医药等工业。实验室制备亚硝酰硫酸的方法如下:将SO2通入盛有浓硫酸和浓硝酸的混合液中,维持体系温度略低于20℃,搅拌,使其充分反应。反应过程中,亚硝酰硫酸的物质的量和硝酸的物质的量随时间的变化如图所示。
(1)①实验室制备NOSO4H的化学反应方程式为___。
②反应进行到10min后,反应速度明显加快,其可能的原因是___。
③反应过程中,硝酸减少的物质的量大于NOSO4H生成的物质的量的可能原因是___(2)为了测定亚硝酰硫酸的纯度,进行如下实验:。
准确称取1.200g产品放入锥形瓶中,加入50.00mL0.1000mol·L-1的KMnO4标准溶液和足量稀H2SO4,摇匀,使其充分反应。再将反应后溶液加热至60~70℃(使生成的HNO3挥发逸出),冷却至室温,用0.2500mol·L-1Na2C2O4标准溶液滴定至终点,消耗Na2C2O4溶液的体积为16.00mL。
已知:2KMnO4+5NOSO4H+2H2O=K2SO4+2MnSO4+5HNO3+2H2SO4;KMnO4在酸性条件下被还原为Mn2+。
根据以上实验数据计算亚硝酰硫酸的纯度。(写出计算过程)___
【答案】HNO3+SO2NOSO4H 生成的NOSO4H对该反应有催化作用硝酸会挥发和分解 90.00%
【解析】
【分析】
(1)设NOSO4H中N的化合价为x,根据化合价代数和为0有:x+(+6)×1+(-2)×5+(+1) ×1=0,解得:x=+3,N元素化合价从+5降低到+3,必有S元素化合价从+4升高到+6,发生的是氧化还原反应,氧化剂与还原剂物质的量之比=1:1;
(2)50.00mL0.1000mol·L-1的KMnO4与16.00mL0.2500mol·L-1Na2C2O4反应之后剩余的KMnO4再与NOSO4H反应。
【详解】
(1)①N元素化合价从+5降低到+3,必有S元素化合价从+4升高到+6,N元素和S元素
的物质的量之比=1:1,所以反应的方程式为:HNO3+SO2浓硫酸
NOSO4H,故答案为:
HNO3+SO2浓硫酸
NOSO4H;
②反应前十分钟没有加快,不是温度,十分钟后明显加快,说明生成的物质对反应有催化作用,故答案为:生成的NOSO4H对该反应有催化作用;
③从反应的方程式看:参加反应的硝酸和生成的NOSO 4H 比例为1:1,消耗的硝酸多,可能是有一部分挥发和分解了,故答案为:硝酸会挥发和分解;
(2)一部分KMnO 4标准溶液和NOSO 4H 反应,剩余的KMnO 4标准溶液用Na 2C 2O 4反滴定,KMnO 4和Na 2C 2O 4,KMnO 4中Mn 元素化合价从+7降低到+2,降低5,作氧化剂,Na 2C 2O 4中C 元素化合价从+3升高到+4升高了1,2个C 升高了2,作还原剂,根据得失电
子守恒,氧化剂和还原剂的物质的量之比=2:5,所以4224-31
2KMnO 5Na C O 2mol 5mol n 0.25mol/L 1610L ~
??,
解得:和Na 2C 2O 4反应的KMnO 4的物质的量n 1=1.6×10-3mol ,KMnO 4总的物质的量=50.00×10-3L×0.1000mol·L -1=5×10-3mol ,所以和NOSO 4H 反应的KMnO 4的物质的量=5×10-
3mol-1.6×10-3mol=3.4×10-3mol ,所以4432KMnO 52mol 5127g 3.410m
NOSO H
-~??,解得NOSO 4H 的质量
m=1.0795g ,所以样品中NOSO 4H 的纯度=
1.0795g 100%1.2g
?≈90.00%,故答案为:90.00%。 【点睛】
和Na 2C 2O 4反应的KMnO 4加上和NOSO 4H 反应的KMnO 4为总的KMnO 4的量。
9.I .亚硫酸钠的氧化反应:2Na 2SO 3 (aq ) +O 2(aq )=2Na 2SO 4(aq ) ?H =x kJ /mol 。其反应速率受溶解氧浓度影响,分为富氧区和贫氧区两个阶段。
(1)已知O 2(g ) ?O 2(aq ) ?H =y kJ /mol ,Na 2SO 3 溶液与O 2(g )反应的热化学方程式为___________________。
(2)291.5 K 时,1.0 L 溶液中Na 2SO 3初始量分别为4、6、8、12 mmol ,溶解氧浓度初始值为9.60 mg /L ,每5 s 记录溶解氧浓度,实验结果如图所示。当Na 2SO 3初始量为12 mmol ,经过20 s 溶解氧浓度降为6.40 mg /L ,则0~20s 内Na 2SO 3的平均反应速率为
_______mol /(L ·s )。
(3)为确定贫氧区速率方程v =k ·c a (SO 32-)·c b (O 2)中的a 、b 的值(取整数),分析实验数据。
①当溶解氧浓度为4.0 mg /L 时,c (SO 32-)与速率数值关系如表(甲)所示,则a =____。 ②当溶解氧浓度小于4.0mg /L 时,图中曲线皆为直线,Na 2SO 3氧化速率与溶解氧浓度无关,则b =_______。
(4)两个阶段不同温度的速率常数之比如表(乙)所示。已知a 1221E k 11ln
=-(-)k R T T ,R 为常数。Ea (富氧区)_____ (填“>”或“<”)Ea (贫氧区)。 反应阶段
速率方程 K (291.5K)k k (297.0) 富氧区
v =k ·c (SO 32-)·c (O 2) 1.47 贫氧区 v =k ·c a (SO 32-)·c b (O 2) 2.59
II . (5)在容积固定的密闭容器中,起始充入0.2 mol SO 2和0.1 mol O 2,反应体系起始总压强0.1MPa 。反应在一定温度下达到平衡时SO 2的转化率为90%。该反应的压强平衡常数Kp =________ ( 分压=总压×物质的量分数)(写单位)。
(6)利用原电池原理,也可用SO 2和O 2来制备硫酸,该电池用多孔材料作电极。请写出该电池负极反应式_________________________。
【答案】2Na 2SO 3(aq ) +O 2(g )=2Na 2SO 4(aq ) ?H =(x +y )kJ /mol 1×10-5 2 0 <
24300MPa -1 2+224SO 22H O SO 4H e ---+=+
【解析】
【分析】
【详解】
(1) 2Na 2SO 3(aq ) +O 2 (aq )=2Na 2SO 4(aq ) ?H =x kJ /mol
①;
O 2(g ) ?O 2(aq ) ?H =y kJ /mol ②;
将方程式①+②得2Na 2SO 3 (aq ) +O 2 (g )=2Na 2SO 4(aq ) ?H =(x +y )kJ /mol ;
(2) 0~20s 内溶解氧浓度变化量=(9.60-6.40)mg /L =3.20mg /L =3.20×10-3g /L ,则△c (O 2)=33.2010g 32g L /mol
-?/ =10-4mol /L ,根据方程式得△c (Na 2SO 3)=2△c (O 2)=2×10-
4mol /L ,0~20s 内Na 2SO 3的平均反应速率v =4210mo 20l L s
-?/ =1×10-5mol ?L -1?s -1; (3)①当溶解氧浓度为4.0 mg /L 时,c (SO 32-)与速率数值关系如表(甲)所示,v 1:
v2=c1a(SO32-):c2a(SO32-),24.4 5.65
= 10.2365
a
a
.
,解得a=2;
②当溶解氧浓度小于4.0mg?L-1时,图中曲线皆为直线,说明该方程为一次函数,k为常数,v与c(SO32-)有关,溶解氧浓度对v无影响,所以b=0;
(4) ln1
2
K
K随着Ea的增大而增大,富氧区的ln
1
2
K
K较小,故E a(富氧区)<E a(贫氧区);(5)
223
2SO+O2SO
0.20.10
0.180.090.18
0.020.010.18
?
开始
转化
平衡
设平衡时的总压强P,
0.30.21
=
0.1P
,P=0.07MPa,
Kp=
2
2
0.18
0.07MPa
0.21
=
0.020.01
0.07MPa0.07MPa
0.210.21
??
?
?
??
????
???
? ?
????
24300MPa-1;
(6)SO2和O2来制备硫酸,硫元素化合价升高,负极为SO2失电子生成硫酸根离子,反应
的离子方程式是2+
224
SO22H O SO4H
e--
-+=+。
10.CO2的回收与利用是科学家研究的热点课题。可利用CH4与CO2制备合成气(CO、H2),还可制备甲醇、二甲醚、低碳烯经等燃料产品。
I.科学家提出制备“合成气”反应历程分两步:
反应①:CH4(g)?C(ads) +2H2(g) (慢反应)
反应②:C(ads) + CO2(g)?2CO(g) (快反应)
上述反应中C(ads)为吸附性活性炭,反应历程的能量变化如图:
(1)CH4与CO2制备合成气的热化学方程式为____________:该反应在高温下可自发正向进行的原因是_________,能量变化图中:E5+E1___E4+E2(填“>”、“<”或“=”)。
II.利用“合成气”合成申醇后,脱水制得二甲醚。
反应为:2CH3OH(g)?CH3OCH3 (g) + H2O(g) △H
经查阅资料,在一定范围内,上述反应化学平衡常数与热力学温度存在如下关系:lnK c=-
2.205+2708.6137
T
。其速率方程为:v正=k正?c2(CH3OH),v逆=k逆?c(CH3OCH3)?c(H2O),k正、
K逆为速率常数,且影响外因只有温度。
(2)反应达到平衡后,仅升高温度,k正增大的倍数________ k逆增大的倍数(填“>”、“<”或“= ”)。
(3)某温度下,K c=200,在密闭容器中加入一定量CH3OH。反应到某时刻测得各组分的物质的量如下:
物质CH3OH CH3OCH3H2O
物质的量/mol0.40.40.4
此时正、逆反应速率的大小:v正 ____v逆(填“>”、“<”或“=”)。
(4)500K下,在密闭容器中加入一定量甲醇CH3OH,反应到达平衡状态时,体系中
CH3OCH3(g)的物质的量分数为_____(埴标号)
A.
1
3
< B.
1
3
C.
1
3
> D.无法确定
Ⅲ.合成低碳烯经
(5)强碱性电催化还原CO2制备乙烯研究取得突破进展,原理如图所示。b极接的是太阳能电池的_______极(已知PTFE浸泡了饱和KCl溶液)。请写出阴极的电极反应式______。
【答案】CH4 (g) + CO2 (g)?2CO(g) + 2H2 (g) ΔH= +(E3 - E1) kJ·mol-1该反应正向吸热,气体计量数增大(熵增),高温有利于正向自发进行<<> C 正 2CO2 + 12e- + 8H2O = C2H4 + 12OH-
【解析】
【分析】
Ⅰ.(1)焓变△H=生成物的总内能?反应物的总内能,结合物质的凝聚状态写出热化学方程式;根据化学反应自发进行的条件判断;反应越慢,反应的活化能越高,据此解答;
II.由ln K c=-2.205+2708.6137
T
可知,温度T越大,则K c越小,即升高温度,K c减小,所以
2CH3OH(g)?CH3OCH3(g)+H2O(g)的△H<0;
(2)升高温度,平衡逆向进行,即v正<v逆,结合速率常数k的变化分析;
(3)根据浓度熵Q c 与平衡常数K 的关系分析:若Q c >K ,则反应逆向进行;
(4)根据ln K c =-2.205+
2708.6137T
和T =500K 计算平衡常数K c ,结合反应三段式计算平衡时CH 3OCH 3(g)的物质的量和物质的量分数; Ⅲ.(5)由电解装置图可知,a 电极上CO 2发生得电子的还原反应生成C 2H 4,所以a 电极为阴极、b 为阳极,阴极上CO 2得电子生成C 2H 4,结合电子守恒和电荷守恒写出电极反应式。
【详解】
Ⅰ.(1)CH 4与CO 2制备“合成气”的化学方程式为CH 4(g)+CO 2(g)?2H 2(g)+2CO(g),由图可知故反应的焓变△H =生成物的总内能?反应物的总内能=(E 3?E 1)kJ/mol ,反应的热化学方程式为CH 4(g)+CO 2(g)? 2CO(g)+2H 2 (g) △H =+(E 3?E 1)kJ/mol ;该反应正向吸热,气体计量数增大(熵增),高温有利于正向自发进行;两步历程中反应①是慢反应,所以反应①的活化能大于反应②的活化能,即E 4?E 1>E 5?E 2,所以E 5+E 1<E 4+E 2;
II .由ln K c =-2.205+2708.6137T
可知,温度T 越大,则K c 越小,即升高温度,K c 减小,所以2CH 3OH(g)?CH 3OCH 3(g)+H 2O(g)的△H <0;
(2)升高温度,正逆反应速率均增大,但平衡逆向进行,v 正<v 逆,所以k 正增大的倍数小于k 逆增大的倍数;
(3)2CH 3OH(g)?CH 3OCH 3(g)+H 2O(g)是气体体积不变化的反应,可用物质的量代替浓度代入表达式中计算,浓度熵Q c =()()33223CH OCH H O (CH OH)
c c c g =20.4mol 0.4mo (0.4m l ol)?=1<200=K c ,所以反应正向进行,v 正>v 逆; (4)T =500K 时,ln K c =-2.205+
2708.6137T =?2.205+2708.6137500=3.2122274,K c =e 3.2122274,所以22<e 3.2122274<34,即4<K c <81,设CH 3OH 的起始量为2mol ,CH 3OCH 3生成的物质的量为xmol ,则反应的三段式为:
33322CH OH(g)CH OCH (g)+H O(g)(mol)2
00(mol)2x
x x (mol)2-2x
x x ?
起始量变化量平衡量 平衡常数K c =
()()33223CH OCH H O (CH OH)c c c g =2xmol xmol [(2-2x)mol]?=14×2x ()1-x ,2x ()1-x =4K c ,16<2x ()1-x
=4K c <324,解得45<x <1819,体系中CH 3OCH 3(g)的物质的量分数为x 2×100%,在40%~47.4%之间;
(5)①由电解装置图可知,a 电极上CO 2发生得电子的还原反应生成C 2H 4,所以a 电极为阴极、b 为阳极,阳极与电源正极相接、阴极与电源负极相接;
②阴极上CO 2得电子生成C 2H 4,电极反应式为2CO 2 + 12e - + 8H 2O = C 2H 4 + 12OH -。
【点睛】
判断正逆反应速率的相对大小就是判断可逆反应的进行方向,运用化学平衡常数进行解题是本题解答的关键,注意(4)估算法在化学计算中的应用。
化学反应原理综合练习题 一、选择题 1.下列说法正确的是() A.反应热是指反应过程中放出的热量 B.1molH2SO4和1molBa(OH)2完全中和所放出的热量为中和热 C.相同条件下将两份碳燃烧,生成CO2的反应比生成CO的反应放出的热量多D.物质发生化学变化都伴随着能量变化 2、用铂电极电解下列溶液时,阴极和阳极上的主要产物分别是H2和O2的是() A、稀NaOH溶液 B、HCl溶液 C、NaCl溶液 D、酸性AgNO 3 3、用惰性电极电解下列溶液一段时间后,再加入一定量的某中纯净物(括号内物质),可使溶液恢复到原来的成分和浓度的是() A、AgNO3 (AgNO3) B、NaOH (NaOH) C、KCl (HCl) D、CuSO4 (Cu(OH)2) 4.已知31g红磷(P,固体)在氧气中燃烧生成P4O10固体放出738.5kJ热量,31g白磷(P4,固体)在氧气中燃烧生成P4O10固体放出745.8kJ热量。下列判断正确的是() A白磷在氧气中燃烧的热化学方程式P4(s)+5O2(g)=P4O10(s)△H=-745.8kJ·mol-1 B.红磷转化成白磷时放出热量 C.红磷比白磷稳定 D.31g红磷中蕴含的能量为738.5kJ 5.增大压强,对已达到平衡的下列反应产生的影响是()3X(g)+Y(g) 2Z(g)+2Q(s) A.正反应速率增大,逆反应速率减小,平衡向正反应方向移动 B.正反应速率减小,逆反应速率增大,平衡向逆反应方向移动 C.正、逆反应速率都增大,平衡向正反应方向移动 D.正、逆反应速率都没有变化,平衡不发生移动 6.在稀氨水中存在平衡:NH3·H2O NH4++OH-,要使用NH3·H2O和NH4+的浓度都增大,应采取的措施是( ) A.加NaOH溶液B.加NH4Cl固体C.加盐酸D.加NaCl溶液7.在密闭容器中,反应SO2+NO2NO+SO3(气),达到平衡后,若往容器中通入少量O2,此时将将会发生的变化是() A.容器内压强增大,平衡向正反应方向移动
高考化学化学反应原理综合题含答案 一、化学反应原理 NH ClO为白色晶体,分解时产生大量气体,是复合火箭推进剂的重要成1.高氯酸铵() 44 分。 ()1高氯酸铵中氯元素的化合价为_____________。 ()2高氯酸铵在高温条件下分解会产生H() O g和三种单质气体,请写出该分解反应的化 2 学方程式____________________________。 ()3某研究小组在实验室设计如下装置检验高氯酸铵分解的产物。该小组连接好装置后,依次检查装置的气密性、装入试剂、通干燥的惰性气体排尽装置内的空气、将导管末端移入盛满水的试管E、通入气体产物。(已知:焦性没食子酸溶液用于吸收氧气) ①装置A、B、C、D中盛放的药品可以依次为__________(选填序号:Ⅰ、Ⅱ或Ⅲ)。 .碱石灰、湿润的淀粉KI试纸、氢氧化钠溶液、Cu Ⅰ .无水硫酸铜、湿润的红色布条、氢氧化钠溶液、Cu Ⅱ .无水硫酸铜、湿润的淀粉KI试纸、饱和食盐水、Cu Ⅲ ②装置E收集到的气体可能是_____________(填化学式)。 ()4经查阅资料,该小组利用反应NaClO4(aq)+NH4Cl(aq)90℃=NH4ClO4(aq)+NaCl(aq)在实验室NH ClO,该反应中各物质的溶解度随温度的变化曲线如图。 制取44 ①从混合溶液中获得较多粗NH ClO4晶体的实验操作依次为________、_________和过 4 滤、洗涤、干燥。 ②研究小组分析认为,若用氨气和浓盐酸代替NH Cl,则上述反应不需要外界供热就能 4 进行,其原因是_______________________________。 ()5研究小组通过甲醛法测定所得产品NH4ClO4的质量分数。[已知:NH4ClO4的相对
近五年高考真题——化学反应原理 (2013年全国卷1)28.(15分)二甲醚(33)是无色气体,可作为一种新型能源。由合成气(组成为H2、和少量2)直接制备二甲醚,其中主要过程包括下列四个反应: 甲醇合成反应: (i)(g)+2H2(g)3(g) △H1=-90.1 ()2(g)+3H2(g)3(g)2O △H2=-40.9 水煤气变换反应: ()(g)2O(g)= 2(g)2(g) △H3=-41.1 二甲醚合成反应: ()23(g)= 33(g)2O △H4=-24.5 回答下列问题: (1)2O3是合成气直接制备二甲醚反应催化剂主要成分之一。工业上从铝土矿制备高纯度2O3的主要工艺流程是。(用化学方程式表示) (2)分析二甲醚合成反应()对转化率的影响。 (3)由H2和直接制备二甲醚(另一产物为水蒸气)的热化学方程式为。根据化学反应原理,增加压强对直接制备二甲醚的反应的影响。 (4)有研究者在催化剂(含---O、2O3)、压强在5.0条件下,由H2和直接制备二甲醚,结果如右图所示。其中转化率随温度升高而降低的原因是。 (5)二甲醚直接燃料电池具有启动快、效率高等优点,其能量密度高于甲醇直接燃料电池(5.93 ·h·-1)。若电解质为酸性,二甲醚直接燃料电池的负极反应为。一个二甲醚分子经过电化学氧化,可以产生个电子的电量:该电池理论输出电压为 1.20V,能量密度(列式计算,能量密度=电池输出电能/燃料质量)。 28.答案:(1)2O3+23H22()4 △()42()33、 2 ()3
2O 3+3H 2O (2)消耗甲醇,促进甲醇合成反应(i )平衡向右移,转化率增大:生成的水通过水煤气变换反应()消耗部分。 (3)2(g)+4H 2(g)33(g)2O △-204.7 ;该反应分子数减小,压强升高使平衡右移,和H 2转化率增大,33产率增加,压强升高使和H 2浓度增大,反应速率加快。 (4)反应放热,温度升高,平衡左移。 (5)33+3H 222+1212e - ;12; 1 1161 1 39.8)106.3(1965001246100020.1-----??=???÷?????kg h kW h kW J kg mol C mol g g V (2014年全国卷1)、27、(15 分) 次磷酸(H 32)是一种精细磷化工产品,具有较强还原性,回答下列问题: (1) H 32是一元中强酸,写出其电离方程式: 。 (2) H 32及 22均可将溶液中的 还原为银,从而可用于化学镀银。 ① H 32 中,磷元素的化合价为 。 ②利用 H 322进行化学镀银反应中,氧化剂与还原剂的物质的量之比为 4:1,则氧化产 物为 (填化学式)。 ③ 22 为 (填“正盐”或“酸式盐”),其溶液显 (填“弱 △ △ △ △ △ △ △ △ △
《化学反应原理》试卷及答案 第Ⅰ卷( 选择题) 一、选择题(本题包括20小题,每小题3分,共60分。每小题只有一个选项 ......符合题意。) 1.“摇摇冰”是一种即用即冷的饮料。饮用时,将饮料罐隔离层中的化学物质和水混合后摇动即会制冷。该化学物质是( ) A.氯化钠 B.固体硝酸铵 C.生石灰 D.蔗糖 2.下列反应既属于氧化还原反应,又属于吸热反应的是( ) A.铝片与稀盐酸反应 B.Ba(OH)2·8H2O与NH4Cl的反应 C.灼热的碳与CO2的反应 D.甲烷在氧气中的燃烧反应 3.下列说法不正确 ...的是( ) A.化学反应除了生成新物质外,还伴随着能量的变化 B.放热反应都不需要加热就能发生 C.吸热反应在一定条件(如常温、加热等)也能发生 D.化学反应是放热还是吸热,取决于生成物和反应物具有的各自总能量 4.把HI气体充入密闭容器中,在一定条件下发生反应:2HI(g)H 2(g)+I2(g),在反应趋向平衡状态的过程中,下列说法正确的是( ) A.HI的生成速率等于其分解速率 B.HI的生成速率小于其分解速率 C.HI的生成速率大于其分解速率 D.无法判断HI的生成速率和分解速率的相对大小 5.氨水中有下列平衡NH 3·H2O NH4++OH-,当其他条件不变时,改变下列条件,平衡向左移动,且NH4+浓度增大的是( ) A.加NaOH B.加HCl C.加NH4Cl D.加同浓度的氨水6.下列物质中,属于强电解质的是( ) A.CO2 B.NaOH溶液 C.NH3·H2O D.HCl 7.下列可用于测定溶液pH且精确度最高的是( ) A.酸碱指示剂 B.pH计 C.精密pH试纸 D.广泛pH试纸 8.下列盐:①FeCl3②CH3COONa ③NaCl,其水溶液的pH由大到小排列正确的是( ) A.①>③>② B.②>③>① C.③>②>① D.①>②>③
全国高考化学化学反应原理的综合高考真题分类汇总 一、化学反应原理 1.研究+6价铬盐不同条件下微粒存在形式及氧化性,某小组同学进行如下实验: 已知:Cr2O72-(橙色)+H2O2CrO42-(黄色)+2H+△H=+13.8kJ/mol,+6价铬盐在一定条件下可被还原为Cr3+,Cr3+在水溶液中为绿色。 (1)试管c和b对比,推测试管c的现象是_____________________。 (2)试管a和b对比,a中溶液橙色加深。甲认为温度也会影响平衡的移动,橙色加深不一定是c(H+)增大影响的结果;乙认为橙色加深一定是c(H+)增大对平衡的影响。你认为是否需要再设计实验证明?__________(“是”或“否”),理由是 ____________________________________________________。 (3)对比试管a、b、c的实验现象,可知pH增大 2- 27 2- 4 c(Cr O) c(CrO) _____(选填“增大”, “减小”,“不变”); (4)分析如图试管c继续滴加KI溶液、过量稀H2SO4的实验现象,说明+6价铬盐氧化性强弱为Cr2O72-__________CrO42-(填“大于”,“小于”,“不确定”);写出此过程中氧化还原反应的离子方程式_________。 (5)小组同学用电解法处理含Cr2O72-废水,探究不同因素对含Cr2O72-废水处理的影响,结果如表所示(Cr2O72-的起始浓度,体积、电压、电解时间均相同)。 实验ⅰⅱⅲⅳ 是否加入 Fe2(SO4)3 否否加入5g否 是否加入H2SO4否加入1mL加入1mL加入1mL 电极材料阴、阳极均为石 墨 阴、阳极均为石 墨 阴、阳极均为石 墨 阴极为石墨, 阳极为铁 Cr2O72-的去除率/%0.92212.720.857.3 ①实验ⅱ中Cr2O72-放电的电极反应式是________________。 ②实验ⅲ中Fe3+去除Cr2O72-的机理如图所示,结合此机理,解释实验iv中Cr2O72-去除率提高较多的原因_______________。
1.【2018新课标1卷】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 (1)1840年Devil用干燥的氯气通过干燥的硝酸银,得到N2O5。该反应的氧化产物是一种气体,其分子式为___________。 (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的变化如下表所示(t=∞时,N2O5(g)完全分解): t/min0408016026013001700∞ p/kPa35.840.342.5. 45.949.261.262.363.1 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)+ 1 2 O2(g)的ΔH=_______ kJ·mol?1。 ②研究表明,N2O5(g)分解的反应速率() 25 31 210?min N O p kPa υ-- =??。t=62min时,测得体系中2 O p p O2=2.9kPa,则此时的 25 N O p=________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℃)____63.1kPa(填“大于”“等 于”或“小于”),原因是________。 ④25℃时N2O4(g)2NO2(g)反应的平衡常数K p=_______kPa(K p为以分压表示的平衡常数,计算 结果保留1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 2018年高考试题
2019年高考化学综合题分类练习卷:化学反应原理练习卷
化学反应原理练习卷 1.党的十九大报告指出:要持续实施大气污染防治行动,打赢蓝天保卫战。当前空气质量检测的主要项目除了PM 2.5外,还有CO、SO2、氮氧化物(NO和NO2)、O3等气体。 (1)汽车尾气中含有NO 和CO气体,可利用催化剂对CO、NO进行催化转化反应: 2CO(g) +2NO(g) N2(g) +2CO2(g) △H ①已知下列热化学方程式:N2(g) +O2(g) =2NO(g) △H1 = + 180.5kJ/mol,2C(s) +O2(g) =2CO(g) △H2=-2210kJ/mol ,C(s)+O2(g)=CO2(g) △H3=-393.5kJ/mol,则△H=_________。 ②在一定温度下,将2.0molNO、2.4molCO气体通入到固定容积为2 L的密闭容器中,反应过程中部分物质的浓度变化如下图所示。在0~15min,以N2表示的该反应的平均速度v(N2)=________。若保持反应体系温度不变,20min时再容器中充入NO、N2各0.4mol,化学平衡将_____移动 (填“向左”“向右”或“不”)。 (2)在相同温度下,两个体积均为1L 的恒容密闭容器中,发生CO、NO催化转化反应,有关物质的量如下表:
容器编 号起始物质的量 /mol 平衡物质的量 /mol N O C O N CO 2 CO2 I 0.2 0.2 0 0 a II 0.3 0.3 b 0.1 0.2 ①容器I中平衡后气体的压强为开始时的0.875倍,则a=________。 ②容器II平衡时的气体压强为p,用平衡分压代替平衡浓度表示的平衡常数K 为________。 (3)汽车使用乙醇汽油并不能破少NO x的排放。某研究小组在实验室以耐高温试剂Ag-ZSW-5对CO、NO 催化转化进行研究。测得NO 转化为N 2的转化率随温度CO 混存量的变化情况如图所示。 ①在n(NO)/n(CO) =1条件下,最佳温度应控制在_______左右。 ②若不使用CO,温度超过775 K,发现NO的分解率降低,
高考化学反应原理综合题解题方法指导 1、热化学方程式的书写或运用盖斯定律计算反应热 2、电解池或原电池方程式的书写或电极反应式书写、新情景下陌生氧化还原型的离子方程式书写 3、化学反应速率的影响因素的实验探究 4、化学平衡状态的标志以及化学平衡的影响因素 5、化学平衡常数及平衡转化率的计算 6、酸碱中和滴定的扩展应用(仪器使用、平行实验、空白试验、误差讨论) 7、Ksp的计算和应用 8、综合计算(混合物计算、化学式的确定、关系式法、守恒法在计算中的应用) 三、不同知识点的解题技巧 1、热化学方程式的书写或反应热计算 【方法指导】首先根据要求书写目标热化学方程式的反应物、产物并配平,其次在反应物和产物的后面括号内注明其状态,再次将目标热化学方程式与已有的热化学方程式比对(主要是反应物和产物的位置、系数),最后根据盖斯定律进行适当运算得出目标热化学方程式的反应热△H,空一格写在热化学方程式右边即可。 注意:并非所给的热化学方程式一定都用到。 2、电解池或原电池反应方程式的书写或电极反应式书写、新情景下陌生氧化还原型的离子方程式书写 【方法指导】首先根据题意写出化学方程式的反应物、产物,其次根据氧化还原反应原理——电子守恒配平氧化剂和还原剂的系数,再次配平还原产物和氧化产物的系数,最后根据质量守恒添加并配平其他未变价物质的系数。 注意:一般未变价物质是酸、碱或水。 【方法指导】读懂题意尤其是相关示意图,分析电解池的阴极室和阳极室存在的阳离子、阴离子及其放电顺序,必要时根据题目要求还要考虑分子是否会放电。首先写出阴(阳)极室发生还原(氧化)反应的反应物和产物离子(分子),分析其化合价变化,标出其得失电子的情况,然后根据电荷守恒在左边或右边配上其他离子,左后根据质量守恒配上其它物质。注意:①并非放电的一定是离子,应根据题目要求及时调整。 ②用来配平电极反应式的离子(物质)应是电解池中含有的,而且前后不能矛盾。 3、化学反应速率的影响因素的实验探究 【方法指导】影响化学反应速率的探究实验中,控制变量是关键。 4、化学平衡状态的标志以及化学平衡的影响因素 【方法指导】①判断一个可逆反应是否达到平衡状态的两个直接标准是正逆反应的速率相等、反应物与生成物浓度保持不变,另外间接标准是“变量不变”即观察一个可逆反应的相关物理量,采用极端假设的方法(若全部为反应物如何、全部转化为产物该物理量又如何,如果该物理量是可变的而题目说一定条件下保持不变即可认为该条件下达到化学平衡)。另外也可以用Q与K比较(Q=K则处于平衡状态;Q<K未达平衡状态、v正>v逆;Q>K、未达平衡状态、v正<v逆)。 ②平衡移动的方向、反应物的转化率和产物的产率变化均可通过条件(浓度、压强、温度)的改变,平衡移动的方向加以判断,也可以通过平衡常数的计算得到。但要关注特殊反应的特殊性。 5、化学平衡常数及平衡转化率的计算 【方法指导】平衡常数的计算可用三段法即找出浓度可变的反应物、产物在起始时、转化的、平衡时的浓度,然后带入平衡常数表达式(平衡时生成物浓度系数次幂的乘积与反应物系数
高考化学化学反应原理综合题及答案 一、化学反应原理 1.某同学设计如下三个实验方案以探究某反应是放热反应还是吸热反应: 方案一:如图1,在小烧杯里放一些除去氧化铝保护膜的铝片,然后向烧杯里加入10 mL 2 mol·L-1稀硫酸,再插入一支温度计,温度计的温度由20 ℃逐渐升至75 ℃,随后,温度逐渐下降至30 ℃,最终停留在20 ℃。 方案二:如图2,在烧杯底部用熔融的蜡烛粘一块小木片,在烧杯里加入10 mL 2 mol·L-1硫酸溶液,再向其中加 入氢氧化钠溶液,片刻后提起烧杯,发现小木片脱落下来。 方案三:如图3,甲试管中发生某化学反应,实验前U形管红墨水液面相平,在化学反应过程中,通过U形管两侧红 墨水液面高低判断某反应是吸热反应还是放热反应。 序号甲试管里发生反应的物质U形管里红墨水液面 ①氧化钙与水左低右高 ②氢氧化钡晶体与氯化铵晶体(充 分搅拌) ? ③铝片与烧碱溶液左低右高 ④铜与浓硝酸左低右高 根据上述实验回答相关问题: (1)铝片与稀硫酸的反应是________(填“吸热”或“放热”)反应,写出该反应的离子方程式:___________。 (2)方案一中,温度升至最大值后又下降的原因是___________。 (3)方案二中,小木片脱落的原因是________,由此得出的结论是__________________。(4)方案三中,如果甲试管里发生的反应是放热反应,则U形管里红墨水液面:左边
________(填“高于”“低于”或“等于”)右边。 (5)由方案三的现象得出结论:①③④组物质发生的反应都是________(填“吸热”或“放热”)反应,如果放置较长时间,可观察到U形管里的现象是______________。 (6)方案三实验②的U形管中的现象为________,说明反应物的总能量________(填“大于”“小于”或“等于”)生成物的总能量 【答案】放热 2Al+6H+===2Al3++3H2↑反应完全后,热量向空气中传递,烧杯里物质的温度降低蜡烛熔化氢氧化钠与硫酸的反应放热低于放热红墨水液面左右相平红墨水液面左高右低小于 【解析】 【分析】 【详解】 (1)金属与酸的反应是放热反应,因此铝片与稀硫酸的反应是放热反应,该反应的离子方程式为2Al+6H+===2Al3++3H2↑,故答案为放热;2Al+6H+===2Al3++3H2↑; (2)方案一中,温度升至最大值后又下降的原因可能是反应完全后,热量向空气中传递,烧杯里物质的温度降低,故答案为反应完全后,热量向空气中传递,烧杯里物质的温度降低; (3)方案二中,反应放出的热量,使得蜡烛熔化,小木片脱落,故答案为蜡烛熔化;氢氧化钠与硫酸的反应放热; (4)方案三中,如果甲试管里发生的反应是放热反应,装置中气体的压强增大,U形管里红墨水液面:左边低于右边,故答案为低于; (5)由方案三的现象得出结论:①③④组物质发生的反应都是放热反应,如果放置较长时间,热量散失,装置中气体的压强与外界压强相等, U形管中红墨水液面左右相平,故答案为放热;红墨水液面左右相平; (6)方案三实验②属于吸热反应,U形管中红墨水液面左高右低,故答案为红墨水液面左高右低;小于。 2.水合肼(N2H4·H2O)是一种强还原性的碱性液体,常用作火箭燃料。利用尿素法生产水合肼的原理为CO(NH2)2+2NaOH+NaClO=N2H4·H2O+Na2CO3+NaCl。
专题15 化学反应原理综合 1.[2019新课标Ⅰ]水煤气变换[CO(g)+H 2O(g)=CO 2(g)+H 2(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H 2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H 2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_________H 2(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H 2O(g)混合,采用适当的催化剂进行反应,则平 衡时体系中H 2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H 2分压随时间变化关系(如下图所示),催化 剂为氧化铁,实验初始时体系中的2H O p 和CO p 相等、2CO p 和2H p 相等。
高二化学反应原理第二章化学反应的方向、限度和速率测试题含答案 质量检测 第Ⅰ卷(选择题,共54分) 一、选择题(本题包括18个小题,每题3分,共54分。每题只有一个选项符合题) 1.下列反应中,一定不能自发进行的是() (s)====2KCl(s)+3O2(g) ΔH=- kJ·mol-1 ΔS=1 110 J·mol-1·K-1 (g)====C(s,石墨)+1/2 O2(g) ΔH = kJ·mol-1ΔS=- J·mol-1·K-1 (OH)2(s)+2H2O(l)+O2(g)====4Fe(OH)3(s) ΔH =- kJ·mol-1 ΔS =- J·mol-1·K-1 (s)+CH3COOH(aq)====CO2(g)+CH3COONH4(aq)+H2O(l) ΔH = kJ·mol-1ΔS = J·mol-1·K-1 2.下列反应中,熵减小的是() A、(NH4)2CO3(s)=NH4HCO3(s)+NH3(g) B、2N2O5(g)=4NO2(g)+O2(g) C、 MgCO3(s)=MgO(s)+CO2(g) D、2CO(g)=2C(s)+O2(g) 3.反应4NH3(气)+5O2(气) 4NO(气)+6H2O (气)在10L密闭容器中进行,半分钟后,水蒸气的物质的量增加了,则此反应的平均速率v(X)(反