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专题针对训练（Word版含解析）

[专题针对训练] 1．(2019·福州四校高三联考)燃煤的过程中排放大量 CO2、SO2、NOx 以及固体颗粒物，对 环境污染严重。请回答下列问题： (1)将煤作为燃料常通过下列两种途径： 途径Ⅰ：C(s)＋O2(g)===CO2(g)　ΔH10 ② 2CO(g)＋O2(g)===2CO2(g)　ΔH3”“＝”或“c(CO2－3 )。 答案：(1)2ΔH1＝2ΔH2＋ΔH3＋ΔH4 (2)增大　0.36 (3)SO2＋2H2O－2e－===SO2－4 ＋4H＋　减少环境污染，获得副产品 H2SO4，获得电能 (4)4(NH4)2SO3＋2NO2===4(NH4)2SO4＋N2 (5)1×10－4mol·L－1　> 2．(新题预测)“绿水青山就是金山银山”。近年来，绿色发展、生态保护成为中国展示给 世界的一张新“名片”。汽车尾气是造成大气污染的重要原因之一，减少氮的氧化物在大气中 的排放是环境保护的重要内容之一。请回答下列问题： (1)已知：N2(g)＋O2(g)===2NO(g)　ΔH1＝＋180.5 kJ·mol－1 C(s)＋O2(g)===CO2(g)　ΔH2＝－393.5 kJ·mol－1 2C(s)＋O2(g)===2CO(g)　ΔH3＝－221 kJ·mol－1 若 某 反 应 的 平 衡 常 数 表 达 式 为 K ＝ c(N2)·c2(CO2) c2(NO)·c2(CO)， 则 此 反 应 的 热 化 学 方 程 式 为 ________________________________________________________________________。 (2)N2O5 在一定条件下可发生分解反应：2N2O5(g)4NO2(g)＋O2(g)，某温度下向恒容密 闭容器中加入一定量 N2O5，测得 N2O5 浓度随时间的变化如下表： t/min 0 1 2 3 4 5 c(N2O5)/(mol·L－1) 1.00 0.71 0.50 0.35 0.25 0.17 ①反应开始时体系压强为 p0，第 2 min 时体系压强为 p1，则 p1∶p0＝________。2～5 min 内用 NO2 表示的该反应的平均反应速率为________________。 ②一定温度下，在恒容密闭容器中充入一定量 N2O5 进行该反应，能判断反应已达到化学 平衡状态的是________________(填字母)。 a．NO2 和 O2 的浓度比保持不变 b．容器中压强不再变化 c．2v 正(NO2)＝v 逆(N2O5) d．气体的密度保持不变 (3)Kp 是用反应体系中气体物质的分压来表示的平衡常数，即将 K 表达式中平衡浓度用平 衡分压代替。已知反应：NO2(g)＋CO(g)NO(g)＋CO 2(g)，该反应中正反应速率 v 正＝k 正·p(NO2)·p(CO)，逆反应速率 v 逆＝k 逆·p(NO)·p(CO2)，其中 k 正、k 逆为速率常数，则 Kp 为 ________________(用 k 正、k 逆表示)。 (4)如图是密闭反应器中按 n(N2)∶n(H2)＝1∶3 投料后，在 200 ℃、400 ℃、600 ℃下，合 成 NH3 反应达到平衡时，混合物中 NH3 的物质的量分数随压强的变化曲线，已知该反应为放热反应。 ①曲线 a 对应的温度是________。 ②M 点对应的 H2 的转化率是________。 (5)工业生产中产生的 SO2 废气可用如图方法获得 H2SO4。写出电解的阳极反应式： ________________________________________________________________________。 解析：(1)若某反应的平衡常数表达式为 K＝ c(N2)·c2(CO2) c2(NO)·c2(CO)，则其化学方程式为 2NO(g)＋ 2CO(g)===N2(g)＋2CO2(g)，将题中 3 个已知热化学方程式依次编号为①②③，根据盖斯定律， 由②×2－①－③，可得：2NO(g)＋2CO(g)===N2(g)＋2CO2(g)　ΔH＝(－393.5 kJ·mol－1)×2－ (＋180.5 kJ·mol－1)－(－221 kJ·mol－1)＝－746.5 kJ·mol－1。(2)①根据题表中数据及三段式法有： 　　　　　　 　2N2O5(g)4NO2(g)＋O2(g) 开始/(mol·L－1) 1.00 0 0 转化/(mol·L－1) 0.50 1.00 0.25 2 min 时/(mol·L－1) 0.50 1.00 0.25 该反应在恒温恒容条件下发生，反应前后气体的压强之比等于物质的量之比，也等于物 质的量浓度之比，所以 p 1∶p0＝(0.50＋1.00＋0.25)∶1.00＝7∶4。2～5 min 内，v(N 2O5)＝ (0.50－0.17) mol·L－1 (5－2) min ＝0.11 mol·L－1·min－1，v(NO2)＝2v(N2O5)＝0.22 mol·L－1·min－1。②反 应过程中 NO2 和 O2 的浓度比始终保持不变，a 项不能说明反应已经达到化学平衡状态；该反 应在反应前后气体分子数不相等，反应过程中容器内压强为变量，容器内压强不再变化可以 说明反应已经达到化学平衡状态，b 项符合题意；v 正(NO2)＝2v 逆(N2O5)时，正、逆反应速率 相等，而 2v 正(NO2)＝v 逆(N2O5)时，正、逆反应速率不相等，c 项不能说明反应已经达到化学 平衡状态；反应物和生成物全为气体，气体总质量不变，而容器恒容，故反应过程中气体密 度始终不变，d 项不能说明反应已经达到化学平衡状态。(3)K p＝ p(NO)·p(CO2) p(NO2)·p(CO)，v 正＝k 正 · p(NO2) · p(CO) ， v 逆 ＝ k 逆 · p(NO)·p(CO2) ， 平 衡 时 正 、 逆 反 应 速 率 相 等 ， 即 k 正·p(NO2)·p(CO)＝k 逆·p(NO)·p(CO2)，则 p(NO)·p(CO2) p(NO2)·p(CO)＝ k 正 k 逆，故 Kp＝ k 正 k 逆。(4)①合成氨反应为放热反应，升高温度，平衡向逆反应方向移动，NH3 的产率降低，NH3 的物质的量分数减小， 曲线 a、b、c 中，在相同条件下曲线 a 对应 NH3 的物质的量分数最高，其反应温度最低，所 以曲线 a 对应的温度为 200 ℃。②M 点 NH3 的物质的量分数为 60%，设 NH3 为 0.6a mol，则 N2、 H2 共为 0.4a mol，因为反应器中按 n(N2)∶n(H2)＝1∶3 投料，故 M 点时 H2 为 0.3a mol，结合 N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)可知，转化的 H2 的物质的量为 0.9a mol，所以 M 点对应 H2 的转化 率为 0.9a 0.9a＋0.3a×100%＝75%。(5)由题图可知，在电解池的阳极发生 Mn2＋转化为 MnO2 的反 应，电极反应式为 Mn2＋＋2H2O－2e－===MnO2↓＋4H＋。 答案：(1)2NO(g)＋2CO(g)===N2(g)＋2CO2(g)　ΔH＝－746.5 kJ·mol－1 (2)①7∶4　0.22 mol·L－1·min－1　②b (3) k 正 k 逆 (4)①200 ℃　②75% (5)Mn2＋＋2H2O－2e－===MnO2↓＋4H＋ 3．对温室气体二氧化碳的研究一直是科技界关注的重点。 Ⅰ.在催化剂存在下用 H2 还原 CO2 是解决温室效应的重要手段之一，相关反应如下： 主反应：CO2(g)＋4H2(g)===CH4(g)＋2H2O(g)　ΔH1 副反应：CO2(g)＋H2(g)===CO(g)＋H2O(g)　ΔH2＝＋41.2 kJ·mol－1 已知 H2 和 CH4 的燃烧热分别为－285.5 kJ·mol－1 和－890.0 kJ·mol－1 H2O(l)===H2O(g)　ΔH＝＋44 kJ·mol－1 (1)ΔH1＝________kJ·mol－1。 (2)有利于提高 CH4 平衡产率的反应条件是__________________________________(至少 写两条)。 工业上提高甲烷反应选择性的关键因素是__________。 (3)T ℃时，若在体积恒为 2 L 的密闭容器中同时发生上述反应，将物质的量之和为 5 mol 的 H2 和 CO2 以不同的投料比进行反应，结果如图 1 所示。若 a、b 表示反应物的转化率，则 表示 H2 转化率的是________，c、d 分别表示 CH4(g)和 CO(g)的体积分数，由图可知 n(H2) n(CO2)＝ ________时，甲烷产率最高。若该条件 CO 的产率趋于 0，则 T ℃时①的平衡常数 K＝________。 Ⅱ.溶于海水的 CO2 95%以 HCO －3 形式存在。在海洋中，通过如图 2 钙化作用实现碳自净。(4)写出钙化作用的离子方程式：_____________________________________。 (5)如图 3，电解完成后，a 室的 pH________(“变大”“变小”或“几乎不变”)；其间 b 室发生反应的离子方程式为______________________________________。 解析：Ⅰ.(1)根据已知有②CO2(g)＋H2(g)===CO(g)＋H2O(g)　ΔH2＝＋41.2 kJ·mol－1 ③2H2(g)＋O2(g)===2H2O(l)　ΔH3＝－571.0 kJ·mol－1 ④CH4(g)＋2O2(g)===CO2(g)＋2H2O(l)　ΔH4＝－890.0 kJ·mol－1 ⑤H2O(l)===H2O(g)　ΔH5＝＋44 kJ·mol－1 根据盖斯定律，由③×2－④＋⑤×2 可得 CO 2(g)＋4H2(g)===CH4(g)＋2H2O(g)　ΔH1＝ 2ΔH3－ΔH4＋2ΔH5＝－164.0 kJ·mol－1。 (2)反应 CO2(g)＋4H2(g)===CH4(g)＋2H2O(g)是正方向为气体体积减小的放热反应，降低温 度和增大压强都有利于反应正向移动，提高 CH4 平衡产率；工业上提高甲烷反应选择性的关 键因素是催化剂。 (3)随着 n(H2) n(CO2)比值的增大，氢气的转化率降低，则表示 H2 转化率的是 b。随着 n(H2) n(CO2)比 值的增大，氢气的量增多，一氧化碳的量减少，甲烷的量增加，故 c 为 CH4(g)的体积分数， 由图可知 n(H2) n(CO2)＝4 时，甲烷的产量最高。若该条件下 CO 的产率趋于 0， n(H2) n(CO2)＝4，由于 H2、CO2 的物质的量之和为 5 mol，则 H2 和 CO2 分别为 4 mol 和 1 mol，平衡转化率为 0.80， 则利用三段式法： CO2(g)＋4H2(g)===CH4(g)＋2H2O(g) 开始时浓度/(mol·L－1) 0.5 2 0 0 改变的浓度/(mol·L－1) 0.4 1.6 0.4 0.8 平衡时浓度/(mol·L－1) 0.1 0.4 0.4 0.8 K＝ 0.4 × 0.82 0.1 × 0.44＝100。 Ⅱ.(4)根据图中信息可知，钙化作用是碳酸氢钙转化为碳酸钙、二氧化碳和水，其反应的 离子方程式为 2HCO－3 ＋Ca2＋===CaCO3↓＋CO2↑＋H2O。 (5)电解完成后，a 室中水放电产生氧气，而氢离子进入 b 室，pH 几乎不变；其间 b 室发 生反应的离子方程式为 H＋＋HCO－3 ===CO2↑＋H2O。 答案：Ⅰ.(1)－164.0　(2)降低温度，增大压强　催化剂(3)b　4　100　Ⅱ.(4)2HCO －3 ＋Ca2 ＋===CaCO3 ↓＋CO2 ↑＋H2O　(5)几乎不变　H ＋＋ HCO－3 ===CO2↑＋H2O 4．甲醇既是重要的化工原料，又是一种可再生能源，具有广泛地开发和应用前景。 (1)已知反应 CO(g)＋2H2(g)CH3OH(g)　ΔH＝－99 kJ·mol－1 中的相关化学键键能如下： 化学键 H—H C—O C≡O H—O C—H E/(kJ·mol－1) 436 343 x 465 413 则 x＝________。 (2) 在 一 容 积 可 变 的 密 闭 容 器 中 ， 1 mol CO 与 2 mol H2 发 生 反 应 ： CO(g) ＋ 2H2(g)CH3OH(g)　ΔH”“”“”“