备战高考化学 化学反应原理综合考查 培优易错试卷练习(含答案)附答案解析

备战高考化学化学反应原理综合考查培优易错试卷练习(含答案)附答案解析一、化学反应原理综合考查1．铁及铁的氧化物广泛应于生产、生活、航天、科研领域。

(1)铁氧化合物循环分解水制H2已知：H2O(l)===H2(g)＋O2(g)ΔH1＝＋285.5 kJ/mol6FeO(s)＋O2(g) ===2Fe3O4(s)ΔH2＝－313.2 kJ/mol则：3FeO(s)＋H2O(l)===H2(g)＋Fe3O4(s)ΔH3＝___________(2)Fe2O3与CH4反应可制备“纳米级”金属铁，其反应为： 3CH4(g) ＋ Fe2O3(s) 2Fe(s) ＋6H2(g) ＋3CO(g) ΔH4①此反应的化学平衡常数表达式为_________________________________。

②在容积均为VL的Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ三个相同密闭容器中加入足量“纳米级”金属铁，然后分别充入a molCO和2a mol H2，三个容器的反应温度分别保持T1、T2、T3，在其他条件相同的情况下，实验测得反应均进行到t min时CO的体积分数如图1所示，此时I、II、III三个容器中一定处于化学平衡状态的是___________(选填“Ⅰ”“Ⅱ”或“Ⅲ”)；制备“纳米级”金属铁的反应：ΔH4 _____ 0(填“＞”或“＜”)。

③在T℃下，向某恒容密闭容器中加入3molCH4(g)和2mol Fe2O3(s)进行上述反应，反应起始时压强为P0，反应进行至10min时达到平衡状态，测得此时容器的气体压强是起始压强的2倍。

10 min内用Fe2O3(s)表示的平均反应速率为_______g·min－1； T℃下该反应的K p =_____________________；T℃下若起始时向该容器中加入2molCH4(g)、4mol Fe2O3(s)、1molFe(s)、2mol H2(g)、2molCO(g)，则起始时v (正)______v (逆) (填“＞”、“＜”或“＝”)。

(3)纳米铁粉与水中NO3－反应的离子方程式为 4Fe+ NO3－+10H+=4Fe2++NH4++3H2O①研究发现，若pH偏低将会导致NO3－的去除率下降，其原因是_________________。

②相同条件下，纳米铁粉去除不同水样中NO3－的速率有较大差异，图2中所产生的差异的可能原因是__________________________________________________(答一条)。

【答案】＋128.9 kJ/mol()()()36234CO HCHc cKc=Ⅲ＞ 8 P06＞纳米铁粉与H＋反应生成H2 Cu或Cu2+催化纳米铁粉去除NO3－的反应(或形成的Fe－Cu原电池增大纳米铁粉去除NO3－的反应速率)【解析】【分析】(1)依据题干热化学方程式，结合盖斯定律进行计算；(2)①化学平衡常数=生成物浓度幂之积反应物浓度幂之积；②2Fe(s)＋6H 2(g)＋3CO(g)⇌3CH 4(g)＋Fe 2O 3(s)，根据图1中Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ图象，CO 百分含量由小到大的顺序为Ⅱ＜Ⅰ＜Ⅲ，结合化学平衡移动分析解答；根据温度对平衡的影响来判断，升高温度平衡逆向移动，CO 的转化率减小，据此判断ΔH 4大小；③在T ℃下，向某恒容密闭容器中加入3molCH 4(g)和2mol Fe 2O 3(s)进行反应：3CH 4(g)＋Fe 2O 3(s)⇌2Fe(s)＋H 2(g)＋3CO(g)；反应起始时压强为P 0，反应进行至10min 时达到平衡状态，测得此时容器的气体压强是起始压强的2倍，列出三段式，求用Fe 2O 3(s)表示的平均反应速率；K p ＝生成物平衡分压幂次方乘积反应物平衡分压幂次方乘积；若起始时向该容器中加入2molCH 4(g)、4molFe 2O 3(s)、1molFe(s)、2mol H 2(g)、2molCO(g)，根据Q C 与K 的关系判断反应进行的方向； (3)①pH 偏低，氢离子浓度偏大，则铁可与氢离子反应生成氢气；②由图2可知铜离子浓度越大，去除率越大，铜离子可起到催化作用，也可能形成原电池反应。

【详解】(1)已知：①H 2O(l)=H 2(g)＋O 2(g) ΔH 1＝＋285.5 kJ/mol ；②6FeO(s)＋O 2(g)=2Fe 3O 4(s) ΔH 2＝－313.2 kJ/mol ；③3FeO(s)＋H 2O(l)=H 2(g)＋Fe 3O 4(s) ΔH 3；由盖斯定律可得：③=①+12×②，则ΔH 3=ΔH 1+12×ΔH 2=＋285.5 kJ/mol+12×(－313.2 kJ/mol)=＋128.9 kJ/mol ； (2)①3CH 4(g)＋Fe 2O 3(s)⇌2Fe(s)＋6H 2(g)＋3CO(g)的化学平衡常数表达式为()()()36234CO H CH c c K c =；②在容积均为VL 的Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ三个相同密闭容器中加入足量“纳米级”金属铁，然后分别充入a molCO 和2a mol H 2，发生反应2Fe(s)＋6H 2(g)＋3CO(g)⇌3CH 4(g)＋Fe 2O 3(s)，根据图1中Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ图象，CO 百分含量由小到大依次为：Ⅱ＜Ⅰ＜Ⅲ，T 1中的状态转变成T 2中的状态，CO 百分含量减小，说明平衡正向移动，说明T 1未达平衡状态，T 2中的状态转变成T 3中的平衡状态，CO 百分含量增大，说明平衡逆向移动，说明T 2可能达平衡状态，一定达到化学平衡状态的是Ⅲ；2Fe(s)＋6H 2(g)＋3CO(g)⇌3CH 4(g)＋Fe 2O 3(s)，该反应正反应为放热反应，则上述反应3CH 4(g)＋Fe 2O 3(s)⇌2Fe(s)＋6H 2(g)＋3CO(g)的ΔH 4大于0；③在T ℃下，向某恒容密闭容器中加入3molCH 4(g)和2mol Fe 2O 3(s)进行上述反应，反应起始时压强为P 0，反应进行至10min 时达到平衡状态，测得此时容器的气体压强是起始压强的2倍，设消耗甲烷的物质的量为xmol ，则：42323CH (g)+Fe O (s)2Fe(s)+6H (g)+3CO(g)(mol)320001(mol)x x 2x x 3(mol)3-x2xxƒ初始变化平衡压强之比为气体物质的量之比，则平衡时气体物质的量为6mol ，列式为3−x+2x+x ＝6，解得x ＝1.5mol ，10 min 内用Fe 2O 3(s)表示的平均反应速率为11.5mol 160g/mol310min⨯⨯=8g/min ，T℃下该反应的K p =生成物平衡分压幂次方乘积反应物平衡分压幂次方乘积=()()()63234H CO CH p p p =6300301()21()2P P P ⨯=P 06；假设容器的体积为1L ，则在T ℃下，平衡时有1.5molCH 4(g)，3molH 2(g)，1.5molCO(g)，该反应的平衡常数K=36234c CO c H c CH （）（）（）=3631.531.5⨯=36；若起始时向该容器中加入2molCH 4(g)、4mol Fe 2O 3(s)、1molFe(s)、2mol H 2(g)、2molCO(g)，Q C = 36234c CO c H c CH （）（）（）=363222⨯=26<K, 平衡正向移动，则起始时v (正)>v (逆)；(3)①pH 偏低，氢离子浓度偏大，则铁可与氢离子反应生成氢气，可导致NO 3-的去除率下降；②由图2可知铜离子浓度越大，去除率越大，铜离子可起到催化作用，也可能形成原电池反应。

【点睛】本题(2)判断正逆反应速率相对大小时，要注意应用等效平衡的思想判断正逆反应进行的方向。

2．研究CO 和CO 2的利用对促进低碳社会的构建具有重要意义。

请回答下列问题： (1)利用CO 和H 2在一定条件下可合成甲醇，发生反应： CO (g )+ 2H 2(g )ƒ CH 3OH (g )，其两种反应过程中能量的变化曲线如图中a 、b 所示，下列说法正确的是_____(填字母)。

A .上述反应的△H = -91 kJ ·mol -1B .该反应自发进行的条件为高温C . b 过程使用催化剂后降低了反应的活化能和∆HD . b 过程的反应速率：第Ⅱ阶段＞第Ⅰ阶段(2)若反应CO (g )+2H 2(g )ƒCH 3OH (g )在温度不变且体积恒定为1L 密闭容器中发生，反应过程中各物质的物质的量随时间变化见表所示： 时间/min51015H242CO21CH3OH(g)00.7①下列各项能作为判断该反应达到平衡标志的是_______(填字母)A.2v正(H2)=v逆(CH3OH)B. CO与CH3OH的物质的量之比保持不变C.混合气的平均相对分子质量保持不变D.混合气体的密度保持不变②若起始压强为P0kPa，反应速率若用单位时间内分压的变化表示，则10min内H2的反应速率v(H2)=_____kPa/min；该温度下反应的平衡常数Kp=______。

(分压=总压×物质的量分数)。

(3)甲和乙两个恒容密闭容器的体积相同，向甲中加入1mol CO和2mol H2，向乙中加入2mol CO和4molH2，测得不同温度下CO的平衡转化率如图所示，则L、M两点容器内平衡常数：K(M)_____K(L)；压强：p(M)__2p(L)。

(填“＞”“<”或“=”)(4)以纳米二氧化钛为工作电极，稀硫酸为电解质溶液，在一定条件下通入CO2进行电解，在阴极可制得低密度聚乙烯()。

电解时，阴极的电极反应式是_________。

【答案】AD BC 030P29P kPa-2（可不带单位）＜＞ 2nCO2+12ne－+12nH+=+4nH2O【解析】【分析】【详解】(1)A.对于反应CO(g)+ 2H2(g)ƒCH3OH(g)，根据反应过程中能量的变化图可得△H=正反应的活化能-逆反应的活化能=419kJ·mol-1-510kJ·mol-1= -91kJ·mol-1，A项正确；B.该反应正向是气体粒子数目减小的反应，属于熵减过程△S＜0，根据△G=△H-T△S，△G＜0可自发，需要低温环境才可以自发，B项错误；C .b 过程使用催化剂后降低了反应的活化能，但是∆H 只与反应始末状态有关，与反应途径无关，∆H 故不变，C 项错误； D .b 过程中第I 阶段正反应活化能较高，故活化分子的百分含量较低，因此化学反应速率较慢，b 过程的反应速率：第I 阶段＜第Ⅱ阶段，D 项正确。