2020-2021高考化学易错题精选-化学反应原理综合考查练习题及答案

2020-2021高考化学易错题精选-化学反应原理综合考查练习题及答案

一、化学反应原理综合考查

1．研究CO和CO2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H2在一定条件下可合成甲醇，发生反应： CO(g)+ 2H2(g)ƒ CH3OH(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-1

B.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∆H

D. b过程的反应速率：第Ⅱ阶段＞第Ⅰ阶段

(2)若反应CO(g)+2H2(g)ƒCH3OH(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/min 0 5 10 15

H2 4 2

CO 2 1

CH3OH(g) 0 0.7

①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10 min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1 mol CO和2 mol H2，向乙中加入2 mol CO和4 molH2，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 030P 209P 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)ƒ CH3OH(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=419 kJ·mol-1-510 kJ·mol-1= -91 kJ·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。

故说法正确的选AD。

(2) ①A.对于反应CO(g)+2H2(g)ƒCH3OH(g)，当v正(H2)=2v逆(CH3OH)时，反应到达平衡，2v正(H2)=v逆(CH3OH)，正逆反应各物质速率不成比例，未达到平衡，故A项错误；

B.反应物CO与生成物CH3OH的物质的量之比从开始反应逐渐减小，若保持不变可以说明达到平衡，B项正确；

C.混合气的平均相对分子质量数值上等于摩尔质量M=mn，因为质量守恒m不变，该反应正向是气体粒子数目较小方向，n会减小，M会增大，达到平衡之后M不变，故C项正确；

D.混合气体的密度=mV，m不变容器体积固定，则混合气体的密度是个定值，一直不变，不能做平衡的判定依据，D项错误；

故能作为判断该反应达到平衡标志的是BC； ②同温1L容器中，气体的物质的量与压强呈正比，初始加入2 mol CO和4 molH2，混合气体共6mol，起始压强为P0kPa，则起始氢气的分压23P0kPa，反应10

min

H2的物质的量为2mol，是原来氢气物质的量的一半，反应10

min

H2的分压13P0kPa，故10 min内H2的反应速率v(H2)=2tPH= 0010min2133PkPaPkPa=030P kPa/min；反应10 min H2的物质的量为2mol，CO的物质的量为1mol，生成的甲醇为1mol，混合气体共4mol，那么H2的物质的量分数0.5，CO和甲醇的物质的量分数均为0.25。反应15min和反应10min数据一样，故10min已经达到平衡。由于气体的物质的量与压强呈正比，故0PP平=0nn平=32，得P平=230P kPa，则平衡时H2的分压P2H=0.5×230P=130P kPa，同理PCO=

P3CHOH=0.25×230P=160P kPa，该温度下平衡常数Kp=322P(CHOH)P(CO)P(H)g=0200161163PkPaPkPaPkPa=209P kPa-2；

(3)根据CO的平衡转化率-T-P图分析，其他条件不变（观察甲或者乙），升高温度，CO的平衡转化率降低，根据平衡移动原理该可逆反应的正反应是放热的，则K值随温度升高而降低，由于甲和在在温度不变的时候平衡常数是相同的，故L、M两点容器内平衡常数：K(M)＜K(L)；向甲中加入1 mol CO和2 mol H2，向乙中加入2 mol CO和4

molH2，在相同转化率的情况下，平衡时刻乙的总物质的量等于甲总物质的量的2倍，由气体状态方程PV=nRT，温度越高气体的压强越大，故压强：p(M)＞2p(L)；

(4)通入CO2进行在硫酸电解质中电解，在阴极可制得低密度聚乙烯()，2nCO2→，碳元素化合价从+4降到-2，每个碳得6个电子，2nCO2共得12n个电子，则阴极的电极反应式是2nCO2+12ne－+12nH+=+4nH2O。

2．铜的多种化合物在生产生活中都有广泛用途。请回答下列问题：

（1）Cu2O和CuO是铜的两种氧化物，可互相转化。已知：

i.2Cu2O(s)＋O2(g)=4CuO(s) △H=-292.0kJ·mol-1

ii.C(s)＋2CuO(s)=Cu2O(s)＋CO(g) △H=＋35.5kJ·mol-1

若CO的燃烧热为283.0kJ·mol-1，则C(s)的燃烧热为___。

（2）Cu2O和CuO常用作催化剂。

①质子交换膜燃料电池(PEMFC)的燃料气中除含有H2外还含有少量的CO和CO2，其中CO是PEMFC催化剂的严重毒化剂，可用CuO/CeO2作催化剂优先氧化脱除CO。160℃、用CuO/CeO2作催化剂时，氧化CO的化学方程式为___；分别用HIO3和H3PO4对CuO/CeO2进行处理，在一定条件下，利用不同催化剂进行CO氧化的对比实验，得如图曲线，其中催化剂___ (填“b”或“c”)催化性能最好；120℃使用催化剂b进行氧化，若燃料气中CO的体积分数为0.71%，气体流速为2000mL·h-1，则1h后，CO体积为___mL。

②在Cu2O催化作用下合成CH3OH，反应如下：CO(g)＋2H2(g)ƒCH3OH(g) △H=-90.0kJ·mol-1，有利于提高该反应CO的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

T℃时，将CO和H2按一定比例混合后投入容积为2L的恒容密闭容器中，CO的起始浓度为1.0mol·L-1，平衡时，测得体系中，n(H2)=1.4mol，n(CH3OH)=1.7mol，反应达到平衡时CO的转化率为___，若反应达到平衡状态后，保持其他条件不变，再充入0.2molCO和0.2molCH3OH，平衡向___(填“正”或“逆”)反应方向移动，理由是___。

（3）CuS呈黑色，是最难溶的物质之一，由于它的难溶性使得一些看似不可能的反应可以发生。向0.01mol·L-1CuSO4溶液中，持续通入H2S维持饱和(H2S饱和浓度为0.1mol·L-1)，发生反应：H2S(aq)＋Cu2＋(aq)CuS(s)＋2H＋(aq)，该反应的化学平衡常数K为___(保留2位有效数字)。已知：Ka1(H2S)=1.1×10-7，Ka2(H2S)=1.3×10-13，Ksp(CuS)=6.3×10-36。

【答案】393.5kJ·mol－1 2CO＋O22CO2 b 2.84 B 85% 正 平衡常数K=322()()()cCHOHcHcCO ≈11.6，再充入0.2molCO和0.2molCH3OH，Qc=322()()()cCHOHcHcCO

=20.950.70.25≈7.76

【解析】

【分析】

【详解】

（1）i.2Cu2O(s)＋O2(g)=4CuO(s) △H=-292.0kJ·mol-1

ii.C(s)＋2CuO(s)=Cu2O(s)＋CO(g) △H=＋35.5kJ·mol-1

根据盖斯定律，i+2ii得：2C(s)＋O2(g)=2CO(g) △H=-221.0kJ·mol-1，设为Ⅲ，因为2CO(g)

+O2(g)=2CO2(g) △H=-2×283.0kJ·mol-1，设为Ⅳ，（Ⅲ+Ⅳ）×12 得：C(s)+O2(g)=CO2(g) △H=-393.5kJ·mol－1，C(s)的燃烧热为393.5kJ·mol－1。 故答案为：393.5kJ·mol－1；

（2）①160℃、用CuO/CeO2作催化剂时，氧化CO的化学方程式为2CO＋O22CO2；如图曲线，其中催化剂b催化性能最好；120℃使用催化剂b进行氧化，若燃料气中CO的体积分数为0.71%，气体流速为2000mL·h-1，使用催化剂b进行氧化时，则1h后，CO体积为2000mL·h-1×1h×0.71%×20%=2.84mL。

故答案为：2CO＋O22CO2；b；2.84；

②CO(g)＋2H2(g)ƒCH3OH(g) △H=-90.0kJ·mol-1，反应是体积减小的放热反应，低温高压有利于提高该反应CO的平衡转化率，故选B。

T℃时，将CO和H2按一定比例混合后投入容积为2L的恒容密闭容器中，CO的起始浓度为1.0mol·L-1，平衡时，测得体系中，n(H2)=1.4mol，n(CH3OH)=1.7mol，由三段式可得：

231112m?1.02.40m?0.851.70.85m?0.150.70.85COgHgCHOHgolLolLolLƒ起始变化平衡

反应达到平衡时CO的转化率为85%，平衡常数K=322()()()cCHOHcHcCO ≈11.6，再充入0.2molCO和0.2molCH3OH，Qc=322()()()cCHOHcHcCO =20.950.70.25≈7.76

故答案为：正；平衡常数K=322()()()cCHOHcHcCO ≈11.6，再充入0.2molCO和0.2molCH3OH，Qc=322()()()cCHOHcHcCO =20.950.70.25≈7.76