2020高考化学二轮考前复习练习1题型一化学反应原理综合题（Word版含解析）

　反应热与化学平衡的综合 【题型方法技巧】 1．题型特点 这类试题往往以能量变化、化学反应速率、化学平衡知识为主题，借助图像、图表的手 段，综合考查关联知识。关联知识主要有： (1)ΔH 符号的判断、热化学方程式的书写、应用盖斯定律计算 ΔH。 (2)化学反应速率的计算与比较，外因(浓度、压强、温度、催化剂)对化学反应速率的影响。 (3)平衡常数、转化率的计算，温度对平衡常数的影响；化学平衡状态的判断，用化学平 衡的影响因素进行分析和解释。 (4)在多层次曲线图中反映化学反应速率、化学平衡与温度、压强、浓度的关系。 2．热化学方程式的书写及反应热计算技巧 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，其次在反应物和生成物的 后面的括号内注明其状态，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 物和生成物的位置、化学计量数)，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 ΔH，空一格写在热化学方程式右边即可。 3．分析反应速率和化学平衡问题的注意点 (1)熟练“三段式”，准确计算反应速率、转化率和平衡常数。 ①明确三种量的意义：一是起始量(物质的量或浓度)，二是变化量，三是平衡量； ②用变化量求反应速率和转化率，用平衡浓度求平衡常数。 (2)化学平衡状态的比较分析时，要审清两个条件：①恒温恒容；②恒温恒压。 (3)平衡常数的计算 ①固体和纯液体的浓度视为常数(不出现在平衡常数表达式中)； ②理解气体分压的意义(等于气体物质的量之比)以及气体压强平衡常数的计算。 (4)对于可逆反应，温度变化对正、逆反应速率均产生影响，且影响趋势相同，但影响程 度不同。 ①升温对吸热反应影响较大，对放热反应影响较小； ②降温对吸热反应影响较小，对放热反应影响较大。 4．分析图表与作图时应注意的问题(1)仔细分析并准确画出曲线的最高点、最低点、拐点和平衡点。 (2)找准纵坐标与横坐标的对应数据。 (3)描绘曲线时注意点与点之间的连接关系。 (4)分析表格数据时，找出数据大小的变化规律。 【高考真题再现】 1．(2019·高考全国卷Ⅰ，T28，14 分)水煤气变换[CO(g)＋H 2O(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)，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 pH2O 和 pCO 相等、pCO2 和 pH2 相等。计算曲线 a 的反应在 30～90 min 内的平均速率 v(a)＝__________kPa·min －1。467 ℃时 pH2 和 pCO 随时间变化关系的曲线分别是__________、__________。489 ℃时 pH2 和 pCO 随时 间变化关系的曲线分别是__________、__________。 解析：(1)由题给信息①可知，H2(g)＋CoO(s)Co(s)＋H2O(g)(i)　K1＝ c(H2O ) c(H2) ＝1－0.025 0 0.025 0 ＝39，由题给信息②可知，CO(g)＋CoO(s)Co(s)＋CO 2(g)(ii)　K 2＝ c(CO2) c(CO) ＝1－0.019 2 0.019 2 ≈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)＋H 2O(g)CO2(g)＋H2(g)　 K＝ K2 K1＝51.08 39 ≈1.31。设起始时 CO(g)、H2O(g)的物质的量都为 1 mol，容器体积为 1 L，在 721 ℃下，反应达到平衡时 H2 的物质的量为 x mol。 　　　　 CO(g)＋H2O(g)H2(g)＋CO2(g) 起始/mol 　1 　 1 　 0 　 0 转化/mol 　x 　 x 　 x 　 x 平衡/mol 1－x 1－x 　 x 　x K＝ x2 (1－x)2＝1.31，若 K 取 1，则 x＝0.5， φ(H2)＝0.25；若 K 取 4，则 x≈0.67， φ (H2)≈0.33。当 K 取 1.31，则氢气的物质的量分数介于 0.25 与 0.33 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可知，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，由题图可知，最大活化能 E正＝1.86 eV－(－0.16 eV)＝2.02 eV，该步起始物质为 COOH*＋H*＋H2O*，产物为 COOH*＋2H*＋OH*。(4)由题图可知，30～90 min 内 v(a)＝ (4.08－3.80) kPa 90 min－30 min ＝0.004 7 kPa·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 pH2 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 pH2 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。 答案：(1)大于　(2)C　(3)小于　2.02　COOH *＋H*＋H2O*===COOH*＋2H*＋OH*(或 H2O*===H*＋OH*)　(4)0.004 7　b　c　a　d 2．(2018·高考全国卷Ⅰ，T28，15 分)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/min 0 40 80 160 260 1 300 1 700 ∞ p/kPa 35.8 40.3 42.5 45.9 49.2 61.2 62.3 63.1 ①已知：2N2O5(g)=== 2N2O4(g)＋O2(g)　ΔH1＝－4.4 kJ·mol－1 2NO2(g)=== N2O4(g)　ΔH2＝－55.3 kJ·mol－1 则反应 N2O5(g)=== 2NO2(g)＋1 2O2(g)的 ΔH＝________kJ·mol－1。 ②研究表明，N2O5(g)分解的反应速率 v＝2×10－3×pN2O5(kPa·min－1)。t＝62 min 时，测 得体系中 pO2＝2.9 kPa，则此时的 pN2O5＝________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 ℃)________63.1 kPa(填“大于”“等于”或“小于”)，原因是___________________________________。 ④25 ℃时 N2O4(g) 2NO2(g)反应的平衡常数 Kp＝________(Kp 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　N2O5 NO2＋NO3　 　　　　快速平衡 第二步　NO2＋NO3―→ NO＋NO2＋O2 慢反应 第三步　NO＋NO3―→ 2NO2 快反应 其中可近似认为第二步反应不影响第一步的平衡。下列表述正确的是________(填标号)。 A．v(第一步的逆反应)>v(第二步反应) B．反应的中间产物只有 NO3 C．第二步中 NO2 与 NO3 的碰撞仅部分有效 D．第三步反应活化能较高 解析：(1)氯气与硝酸银反应生成 N2O5，氯气做氧化剂，还原产物为氯化银，又硝酸银中氮元素、银元素已经是最高化合价，则只能是氧元素化合价升高，所以气体氧化产物为 O2。(2)① 将已知热化学方程式依次编号为 a、b，根据盖斯定律，由1 2×a－b 得 N2O5(g)===2NO2(g)＋1 2O2(g)　 ΔH＝ΔH1－2ΔH2 2 ＝ －4.4＋55.3 × 2 2 kJ·mol－1＝＋53.1 kJ·mol－1。②t＝62 min 时，体系中 pO2＝ 2.9 kPa，根据三段式法得 　　 　 2N2O5(g)===2N2O4(g)＋O2(g) 起始 35.8 kPa 0 0 转化 5.8 kPa 5.8 kPa 2.9 kPa 62 min 30.0 kPa 5.8 kPa 2.9 kPa 则 62 min 时 pN2O5＝30.0 kPa，v＝2×10－3×30.0 kPa·min－1＝6.0×10－2kPa·min－1。③ 刚性反应容器的体积不变，25 ℃ N2O5(g)完全分解时体系的总压强为 63.1 kPa，升高温度， 从两个方面分析：一方面是体积不变，升高温度，体系总压强增大；另一方面，2NO2(g)N2O4(g) 的逆反应是吸热反应，升高温度，平衡向生成 NO2 的方向移动，体系物质的量增大，故体系 总压强增大。④N2O5 完全分解生成 N2O4 和 O2，起始 pN2O5＝35.8 kPa，其完全分解时 pN2O4 ＝35.8 kPa，pO2＝17.9 kPa，设 25 ℃平衡时 N2O4 转化了 x，则 　　　 N2O4(g)　　　　2NO2(g) 平衡 35.8 kPa－x 2x 35.8 kPa－x＋2x＋17.9 kPa＝63.1 kPa，解得 x＝9.4 kPa。平衡时，pN2O4＝26.4 kPa，pNO2 ＝18.8 kPa，Kp＝ p2NO2 pN2O4＝18.82 26.4＝13.4。(3)快速平衡，说明第一步反应的正、逆反应速率都较 大，则第一步反应的逆反应速率大于第二步反应的速率，A 项正确；反应的中间产物除 NO3 外还有 NO，B 项错误；发生有效碰撞才能发生反应，第二步反应慢，说明部分碰撞有效，C 项正确；第三步反应快，说明反应活化能较低，D 项错误。 答案：(1)O2 (2)①＋53.1　②30.0　6.0×10－2　③大于　温度提高，体积不变，总压强提高；NO2 二聚 为放热反应，温度提高，平衡左移，体系物质的量增加，总压强提高　④13.4 (3)AC 【题组模拟演练】 1．(2018·高考全国卷Ⅱ，T27 节选)CH 4­CO2 催化重整不仅可以得到合成气(CO 和 H2)， 还对温室气体的减排具有重要意义。回答下列问题： (1)CH4­CO2 催化重整反应为 CH4(g)＋CO2(g)=== 2CO(g)＋2H2(g)　ΔH＝＋247 kJ·mol－1。 某温度下，在体积为 2 L 的容器中加入 2 mol CH4、1 mol CO2 以及催化剂进行重整反应， 达到平衡时 CO2 的转化率是 50%，其平衡常数为________。 (2)反应中催化剂活性会因积碳反应而降低，同时存在的消碳反应则使积碳量减少。相关 数据如下表：积碳反应 CH4(g)===C(s)＋2H2(g) 消碳反应 CO2(g)＋C(s)===2CO(g) ΔH/(kJ·mol－1) 75 172 催化剂 X 33 91 活化能/(kJ·mol－1) 催化剂 Y 43 72 ①由上表判断，催化剂 X_____Y(填“优于”或“劣于”)，理由是_________________。 在反应进料气组成、压强及反应时间相同的情况下，某催化剂表面的积碳量随温度的变化关 系如图 1 所示。升高温度时，下列关于积碳反应、消碳反应的平衡常数(K)和速率(v)的叙述正 确的是________(填标号)。 A．K 积、K 消均增加 B．v 积减小、v 消增加 C．K 积减小、K 消增加 D．v 消增加的倍数比 v 积增加的倍数大 　　　 图 1　　　　　　　　　　　图 2 ②在一定温度下，测得某催化剂上沉积碳的生成速率方程为 v＝k·p(CH4)·[p(CO2)]－0.5(k 为 速率常数)。在 p(CH 4)一定时，不同 p(CO2)下积碳量随时间的变化趋势如图 2 所示，则 pa(CO2)、pb(CO2)、pc(CO2)从大到小的顺序为________。 解析：(1)根据平衡时消耗的 CO2 为 1 mol×50%＝0.5 mol，则消耗的 CH4 为 0.5 mol，生 成的 CO 和 H2 均为 1 mol，根据三段式法可知，平衡时 CH4、CO2、CO 和 H2 的平衡浓度分别 为 0.75 mol·L－1、0.25 mol·L －1、0.5 mol·L －1、0.5 mol·L －1，则平衡常数 K＝ 0.52 × 0.52 0.75 × 0.25＝ 1 3。(2)①从表格中数据可看出相对于催化剂 X，用催化剂 Y 催化时积碳反应的活化能大，则积 碳反应的反应速率小，而消碳反应的活化能相对小，则消碳反应的反应速率大，再根据题干 信息“反应中催化剂活性会因积碳反应而降低”可知，催化剂 X 劣于催化剂 Y。结合图示可 知，500～600 ℃随温度升高积碳量增加，而 600～700 ℃随温度升高积碳量减少，故随温度升 高，K 积和 K 消均增加，且消碳反应速率增加的倍数比积碳反应的大，故 A、D 正确。②由该 图像可知，在反应时间和 p(CH4)相同时，图像中速率关系 va>vb>vc，结合沉积碳的生成速率方 程 v＝k·p(CH4)·[p(CO2)]－0.5，在 p(CH4)相同时，随着 p(CO2)增大，反应速率逐渐减慢，即可判断：pc(CO2)>pb(CO2)>pa(CO2)。 答案：(1)1 3 (2)①劣于　相对于催化剂 X，催化剂 Y 积碳反应的活化能大，积碳反应的速率小；而消 碳反应的活化能相对小，消碳反应的速率大　AD ②pc(CO2)、pb(CO2)、pa(CO2) 2．(新题预测)1，2­二氯丙烷(CH 2ClCHClCH3)是重要的化工原料，工业上可用丙烯加成 法生产，主要副产物为 3­氯丙烯(CH2===CHCH2Cl)，反应原理为 i．CH2===CHCH3(g)＋Cl2(g)CH2ClCHClCH3(g) ΔH＝－134 kJ·mol－1 ii.CH2===CHCH3(g)＋Cl2(g)CH2===CHCH2Cl(g)＋HCl(g)　ΔH2＝－102 kJ·mol－1 已知相关化学键的键能数据如下表所示： 化学键 C==C C—C C—Cl Cl—Cl E/(kJ·mol－1) 611 x 328 243 请回答下列问题： (1)由反应 i 计算出表中 x＝________。 (2)一定温度下，密闭容器中发生反应 i 和反应 ii，达到平衡后增大压强，CH2ClCHClCH3 的产率________(填“增大”“减小”或“不变”)，理由是_______________________。 (3)T1 K 时，向 10 L 恒容的密闭容器中充入 1 mol CH2==CHCH2Cl 和 2 mol HCl，只发生 反应 CH2==CHCH2Cl(g)＋HCl(g)CH2ClCHClCH3(g)　ΔH3。5 min 反应达到平衡，测得 0～ 5 min 内，用 CH2ClCHClCH3 表示的反应速率 v(CH2ClCHClCH3)＝0.016 mol·L－1·min－1。 ①平衡时，HCl 的体积分数为________(保留三位有效数字)。 ②保持其他条件不变，6 min 时再向该容器中充入 0.6 mol CH2===CHCH2Cl、0.2 mol HCl 和 0.1 mol CH2ClCHClCH3，则起始反应速率 v 正(HCl)________(填“>”“”“1。③由题图乙可知，T1K 条件下 K 正＝K 逆＝1，再应用三段式和平衡常数表达式解答。 (5)该反应正向放热，随反应进行，温度升高，压强增大。 答案：(1)332 (2)增大　增大压强，反应 ii 的平衡不移动，反应 i 的平衡正向移动 (3)①54.5%　②> (4)①>　②B　反应 ii 的正反应为放热反应，温度升高，正反应的平衡常数减小　③25% (5)增大 　电解质溶液、电化学与化学平衡的综合 【题型方法技巧】 1．题型特点 主要以元素及其化合物的性质做素材，设计为溶液中进行的可逆反应。试题主要考查电 化学、溶液中的电离平衡、水解平衡、沉淀溶解平衡的有关知识，同时往往涉及氧化还原反 应的相关知识。 2．解题指导 (1)浏览全题 根据题目提供的信息，结合相关基础知识，先对简单问题进行解答。 (2)对于氧化还原反应 ①通过陌生物质的价态判断其氧化性与还原性。 ②氧化还原滴定的分析计算要正确利用“关系式”。 (3)化学反应速率的影响因素的实验探究 影响化学反应速率的探究实验中，控制变量是关键。(4)化学平衡常数及平衡转化率的计算 平衡常数的计算可用三段式法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，然后代入平衡常数表达式(平衡时生成物浓度化学计量数次幂的乘积与反应物浓度化 学计量数次幂的乘积的比值)进行计算。 (5)对于电化学类试题，首先判断是原电池还是电解池，然后分析电极类别，书写电极反 应式，最后按电极反应式进行相关计算。 　电化学中的电极反应式的书写要做到以下几点： (1)根据题意、装置图分清“原电池”“电解池”或“电镀池”。 (2)定电极：阴极、阳极；正极、负极。 (3)根据电极反应物和介质确定产物进而写出电极反应式。 ①配平(原子守恒、电荷守恒、电子守恒)； ②产物粒子在介质中存在的形式； ③得、失电子要表达准确，得电子写＋ne－，失电子写－ne－。 (4)对电化学计算要利用各电极转移的电子数相等求未知量。 (6)对于电解质溶液类试题，要明确溶液中的物质类型及其可能存在的平衡类型，然后进 行解答。 有关 Ksp 的计算往往与 pH 的计算结合起来，要注意 pH 与 c(OH－)浓度关系的转换，难溶 电解质的悬浊液即为其沉淀溶解平衡状态，满足相应的 Ksp。 【高考真题再现】 1．(2019·高考天津卷)多晶硅是制作光伏电池的关键材料。以下是由粗硅制备多晶硅的简 易过程。 回答下列问题： 将 SiCl4 氢化为 SiHCl3 有三种方法，对应的反应依次为 ①SiCl4(g)＋H2(g)SiHCl3(g)＋HCl(g)　ΔH1>0 ②3SiCl4(g)＋2H2(g)＋Si(s)4SiHCl3(g)　ΔH2