2020-2021青岛化学化学反应原理综合考查的专项培优 易错 难题练习题

2020-2021青岛化学化学反应原理综合考查的专项培优易错难题练习题一、化学反应原理综合考查1．碳元素形成的有机化合物在动植物体内及人类生存环境中有着相当广泛的存在，起着非常重要的作用。

请结合下列有关含碳化合物的研究，完成下列填空。

（1）为了高效利用能源并且减少CO2的排放，可用下列方法把CO2转化成甲醇燃料：①CO2(g)+3H2(g)=CH3OH(g)+H2O(g) △H=akJ•mol−1②2H2(g)+O2(g)=2H2O(g) △H=bkJ•mol−1③CH3OH(g)=CH3OH(l) △H=ckJ•mol−1④H2O(g)=H2O(l) △H=dkJ•mol−1则表示CH3OH(l)燃烧热的热化学方程式为___。

（2）用甲醇燃料电池电解处理酸性含铬废水(主要含有Cr2O72−)，用如图装置模拟该过程：①请完成电解池中Cr2O72−转化为Cr3+的离子方程式___。

②当甲池中消耗甲醇1.6g时，乙池中两电极的质量差为___g。

（3）葡萄糖和果糖为同分异构体，在一定条件下，C6H12O6（葡萄糖）C6H12O6（果糖）△H﹤0。

该反应的速率方程式可表示为v(正)=k(正)c(葡)、v(逆)=k(逆)c(果)，k(正)和k(逆)在一定温度下为常数，分别称作正、逆反应速率常数。

T1温度下，k(正)=0.06s−1，k(逆)=0.002s−1。

①T1温度下，该反应的平衡常数K1=___。

②该反应的活化能Ea(正)___Ea(逆)(填“大于”、“小于”或“等于”）。

③该T2温度下，从开始反应到平衡的过程中，葡糖糖的质量分数变化如图所示。

可以确定温度T2___T1（填“大于”、“小于”或“等于”）。

（4）H2A为二元弱酸。

室温下配制一系列c(H2A)+c(HA−)+c(A2−)=0.100mol•L−1的H2A与NaOH的混合溶液。

测得H2A、HA−、A2−的物质的量分数c(x)%（c(x)%=--2-2c(X)c(H A)+c(HA)+c(A)×100%）随pH变化如图所示。

①当c(Na+)=0.100mol•L−1时，溶液中离子浓度的大小顺序为___。

②室温下，若将0.100mol•L−1的H2A与amol•L−1的NaOH溶液等体积混合，使溶液的pH=7。

则H2A的K a2=___mol•L−1（用a表示）。

【答案】CH3OH(l)+32O2(g)=CO2(g)+2H2O(l) △H=3b+4d2-a-c（或-a+1.5b-c+2d) Cr2O72-+6Fe2++14H+=2Cr3++6Fe3++7H2O 8.4 30 小于大于 c(Na+)﹥c(HA-)﹥c(H+)﹥c(A2-)﹥c(OH-) -7(a-0.1)100.2-a⨯【解析】【分析】（1）利用盖斯定律推算出CH3OH(l)燃烧热的热化学方程式；（2）甲池为甲醇燃料电池，其中M为负极，N为正极；乙池为电解池，乙池中左边铁为阳极，右边的铁为阴极，阳极产生的Fe2+还原Cr2O72-，将Cr2O72−转化为Cr3+；利用串联电路中转移的电子数相等，计算当甲池中消耗甲醇1.6g时，乙池中两电极的质量差；（3）①根据速率方程式，当达到平衡时，v(正)= v(逆)，k(正)c(葡) = k(逆)c(果)，该反应的平衡常数K=c()c()果糖葡萄糖=()()KK正逆，然后根据k(正)和k(逆)在一定温度下的数值，带入计算；②根据该反应为放热反应，故正反应的活化能小于逆反应的活化能；③根据图像信息，计算T2温度下的平衡常数，然后与T1温度下的平衡常数相比，对应放热反应而言，温度越高平衡常数越小；（4）①当c(Na+)=0.100mol•L−1时，H2A与NaOH恰好反应生成NaHA，结合图中的信息，溶液中离子浓度的大小；②由电荷守恒可知，c(H+)+c(Na+)=c(OH-)+c(HA-)+2c(A2-)，由物料守恒可知c(H2A)+c(HA−)+c(A2−)=0.050mol•L−1，结合图像信息，计算出c(HA-)、c(A2-)、c(H+)，然后计算H2A的K a2=2c(H)(A)c(HA)c+--⋅。

【详解】（1）利用盖斯定律：1.5×②-①-③+2×④，得CH3OH(l)燃烧热的热化学方程式：CH3OH(l)+32O2(g)=CO2(g)+2H2O(l) △H=（-a+1.5b-c+2d) kJ•mol−1；（2）①乙池中左边铁为阳极，其电极反应式为Fe-2e-= Fe2+，Fe2+还原Cr2O72-，将Cr2O72−转化为Cr3+，其反应方程式为Cr2O72-+6Fe2++14H+=2Cr3++6Fe3++7H2O；②1.6gCH 3OH 的物质的量为11.6g 32g mol-⋅=0.05mol ，M 为负极，其电极反应式为CH 3OH-6e -+ H 2O= 6H ++ CO 2↑，n(e -)=6n(CH 3OH)=6×0.05mol=0.3mol ，串联电路中转移的电子数相等，乙池中左边铁为阳极，其电极反应式为Fe-2e -= Fe 2+，故消耗Fe 的物质的量为0.15mol ，乙池中左边铁消耗的质量为0.15mol×56g/mol=8.4g ，右边的铁为阴极，电极反应式为2 H ++2e -= H 2↑，即右边的铁电极的质量不变，所以当甲池中消耗甲醇1.6g 时，乙池中两电极的质量差为8.4g ；（3）①根据速率方程式，当达到平衡时，v (正)= v (逆)，k (正)c (葡) = k (逆)c (果)，该反应的平衡常数K =c()c()果糖葡萄糖=()()K K 正逆，T 1温度下，k (正)=0.06s −1，k (逆)=0.002s −1，故T 1温度下，K=110.06s 0.002s--=30； ②室温下，若将0.100mol•L −1的H 2A 与amol•L −1的NaOH 溶液等体积混合，使溶液的pH=7，c(H +)=10-7 mol•L −1，由电荷守恒可知，c(H +)+c(Na +)=c(OH -)+c(HA -)+2c(A 2-)，因为溶液呈中性，c(H +)=c(OH -)，c(Na +)= c(HA -)+2c(A 2-)=0.5a mol•L −1，由物料守恒可知c(H 2A)+c(HA −)+c(A 2−)=0.050mol•L −1，结合图像信息，当溶液呈中性时，c(H 2A)比较小，忽略不计，c(A 2−)=(0.5a-0.050) mol•L −1，c(HA −)=(0.1-0.5a) mol•L −1，室温下，K a2=2c(H )(A )c(HA )c +--⋅=71.010(0.50.050)0.10.5a a -⨯⨯-- =-7(a-0.1)100.2-a⨯。

2．2CO 和4CH 是两种主要的温室气体，以4CH 和2CO 为原料制造更高价值的化学产品是用来缓解温室效应的研究方向，回答下列问题：(1)工业上42CH H O -催化重整是目前大规模制取合成气（CO 和H 2混合气称为合成气）的重要方法，其原理为：反应Ⅰ：422CH (g)H O(g)CO(g)3H (g)++垐?噲?；11206.4kJ mol H -∆=+⋅反应Ⅱ：222CO(g)H O(g)CO (g)H (g)++ƒ；1241kJ mol H -∆=-⋅4CH (g)和2H O(g)反应生成2CO (g)和2H (g)的热化学方程式是___________________。

(2)将1 mol 4CH (g)和1 mol 2H O(g)加入恒温恒压的密闭容器中（温度298K 、压强100kPa ），发生反应Ⅰ，不考虑反应Ⅱ的发生，该反应中，正反应速率()()42p CH p H O v k =⨯⨯正正，p 为分压（分压=总压×物质的量分数），若该条件下4114.510kPa s k ---=⨯⋅正，当4CH 分解20%时，v =正__________kPa ∙s -1。

(3)将2CO 和4CH 在一定条件下反应可制得合成气，在1 L 密闭容器中通入4CH 与2CO ，使其物质的量浓度均为11.0mol L -⋅，在一定条件下发生反应：422CH (g)CO (g)2CO(g)2H (g)++垐?噲?，测得CH 4的平衡转化率与温度及压强的关系如下图所示：①压强1P 、2P 、3P 、4P 由小到大的关系为_________。

②对于气相反应，用某组分（B ）的平衡压强p (B )代替物质的量浓度c (B )也可表示平衡常数（记作p K ），如果4P 2MPa =，求x 点的平衡常数p K =________________（用平衡分压代替平衡浓度计算）。

③下列措施中能使平衡正向移动的是___________（填字母）。

a ．升高温度 b ．增大压强c ．保持温度、压强不变，充入Hed ．恒温、恒容，再充入1 mol 2CO 和1 mol 4CH(4)科学家还研究了其他转化温室气体的方法，利用图所示装置可以将2CO 转化为气体燃料CO （电解质溶液为稀硫酸），该装置工作时，M 为_________极（填“正”或“负”），导线中通过2 mol 电子后，假定体积不变M 极电解质溶液的pH__________（填“增大”、“减小”或“不变”），N 极电解质溶液变化的质量m ∆=__________g 。

【答案】4222CH (g)2H O(g)CO (g)4H (g)++= 1H 165.4kJ mol -∆=+⋅ 0.51234P P P P <<<216(MPa)9或21.78(MPa) acd 负 不变 18 【解析】 【分析】 【详解】(1)反应Ⅰ：422CH (g)H O(g)CO(g)3H (g)++垐?噲?11206.4kJ mol H -∆=+⋅反应Ⅱ：222CO(g)H O(g)CO (g)H (g)++ƒ；1241kJ mol H -∆=-⋅利用盖斯定律，将反应Ⅰ+反应Ⅱ，即可得出热化学方程式为4222CH (g)2H O(g)CO (g)4H (g)++= 1165.4kJ mol H -∆=+⋅。

答案为：4222CH (g)2H O(g)CO (g)4H (g)++= 1165.4kJ mol H -∆=+⋅；(2) 当CH 4分解20%时，建立如下三段式：422CH (g)H O(g)CO(g)3H (g)(mol)1100(mol)0.20.20.20.6(mol)0.80.80.20.6++ƒ起始量变化量平衡量 ()()42p CH p H O v k =⨯⨯正正=4.5×10-4kPa -1∙s -1×(0.82.4×100kPa )×(0.82.4×100kPa )=0.5 kPa ∙s -1。