2020届高考化学反应原理练习试题及答案

2020 届高考化学反应原理练习试题及答案 1、下列说法不正确的是(　　) A．任何化学反应都伴随能量变化 B．化学反应中的能量变化都表现为热量的变化 C．反应物的总能量高于生成物的总能量时，发生放热反应 D．反应物的总能量低于生成物的总能量时，发生吸热反应 【答案】B 2、(2019·北京卷) 氢能源是最具应用前景的能源之一，高纯氢的制备是目前的研究热点。 (1)甲烷水蒸气催化重整是制高纯氢的方法之一。 ①反应器中初始反应的生成物为 H2 和 CO2，其物质的量之比为 4∶1，甲烷和 水蒸气反应的方程式是________________________。 ②已知反应器中还存在如下反应： ⅰ.CH4(g)＋H2O(g)===CO(g)＋3H2(g)　ΔH1 ⅱ.CO(g)＋H2O(g)===CO2(g)＋H2(g)　ΔH2 ⅲ.CH4(g)===C(s)＋2H2(g)　ΔH3 …… ⅲ为积炭反应，利用 ΔH1 和 ΔH2 计算 ΔH3 时，还需要利用________________反 应的 ΔH。 ③反应物投料比采用 n(H2O)∶n(CH4)＝4∶1，大于初始反应的化学计量数之比， 目的是________(选填字母序号)。 a．促进 CH4 转化　b．促进 CO 转化为 CO2 c．减少积炭生成 ④用 CaO 可以去除 CO2。H2 体积分数和 CaO 消耗率随时间变化关系如图所示。从 t1 时开始，H2 体积分数显著降低，单位时间 CaO 消耗率________(填“升 高”“降低”或“不变”)。此时 CaO 消耗率约为 35%，但已失效，结合化学 方程式解释原因： __________________________________________________。 (2)可利用太阳能光伏电池电解水制高纯氢，工作示意图如图。通过控制开关连 接 K1 或 K2，可交替得到 H2 和 O2。 ①制 H2 时，连接________。产生 H2 的电极反应式是 ________________________________________________。 ②改变开关连接方式，可得 O2。 ③结合①和②中电极 3 的电极反应式，说明电极 3 的作用： ____________________________________________________________________ ________________________________________________。 [解析]　(1)①根据 CH4 与 H2O 反应生成 H2、CO2 的物质的量之比为 4∶1，结 合原子守恒可得反应的化学方程式为 CH4＋2H2O(g)===4H2＋CO2。②根据盖斯 定律，由ⅰ＋ⅱ－ⅲ或ⅰ－ⅱ－ⅲ可得目标热化学方程式。③反应物的投料比 n(H2O)∶n(CH4)＝4∶1，大于初始反应的化学计量数之比，H2O 的物质的量增加，有利于促进 CH4 转化，促进 CO 转化为 CO2，防止 CH4 分解生成 C(s)，从 而减少积炭生成。④根据题图可知，从 t1 时开始，CaO 消耗率曲线的斜率逐渐 减小，单位时间内 CaO 消耗率逐渐降低。CaO 与 CO2 反应生成 CaCO3，CaCO3 会覆盖在 CaO 表面，减少了 CO2 与 CaO 的接触面积，从而失效。(2)①电解碱 性电解液时，H2O 电离出的 H＋在阴极得到电子产生 H2，根据题图可知电极 1 与电池负极连接，为阴极，所以制 H2 时，连接 K1，产生 H2 的电极反应式为 2H2O ＋2e－===H2↑＋2OH－。③制备 O2 时碱性电解液中的 OH－失去电子生成 O2， 连接 K2，O2 在电极 2 上产生。连接 K1 时，电极 3 为电解池的阳极，Ni(OH)2 失 去电子生成 NiOOH，电极反应式为 Ni(OH)2－e－＋OH－===NiOOH＋H2O，连 接 K2 时，电极 3 为电解池的阴极，电极反应式为 NiOOH＋e－＋H2O===Ni(OH)2 ＋OH－，使电极 3 得以循环使用。 [答案]　(1)①CH4＋2H2O ===== 催化剂 4H2＋CO2 ②C(s)＋2H2O(g)===CO2(g)＋2H2(g)或 C(s)＋CO2(g)===2CO(g) ③abc　④降低　CaO＋CO2===CaCO3，CaCO3 覆盖在 CaO 表面，减少了 CO2 与 CaO 的接触面积 (2)①K1　2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－ ③制 H2 时，电极 3 发生反应：Ni(OH)2＋OH－－e－===NiOOH＋H2O。制 O2 时， 上述电极反应逆向进行，使电极 3 得以循环使用 3、NOx 会造成大气污染，在工业上采用多种方法进行处理。 I.氧化法：烟气中的 NO 经 O3 预处理后转化为 NO2，再用 CaSO3 悬浊液吸收 NO2。 已知：常温下，CaSO4 的沉淀溶解平衡常数数值为 9.1×10-6，CaSO3 的沉淀溶解 平衡常数数值为3.1×10-7。 （1）NO 与 O3 反应过程的能量变化如下： NO 被 O3 氧化的总反应是化合反应，该反应的热化学方程式为 。（2）将 CaSO3 悬浊液静置，取上层清液，测得 pH 约为 8，用化学用语解释其 原因为 。 （3）用 CaSO3 悬浊液吸收 NO2，将其转化为 HNO2，该反应的化学方程式为 。 （4）在实际吸收 NO2 的过程中，通过向 CaSO3 悬浊液中加入 Na2SO4 固体，提 高 NO2 的吸收速率，从溶解平衡的角度解释其原因： 。 II. 选择性非催化还原法：该反应不使用催化 剂，但必须在高温有氧下利用 NH3 做还原剂 与 NOx 进行选择性反应： 4NH3 + 4NO + O2 3N2 + 6H2O 不同温度（T）下，反应时间（t）与 NO 浓度 的关系如右图所示。 （5）判断该反应为 （填“吸热”或“放热”）反应，说明理由： 。 （1）3NO(g) + O3(g) 3NO2(g) ΔH= -317.3 kJ•mol﹣1 （2）SO32- + H2O HSO3- + OH-（多答 CaSO3 的沉淀溶解平衡不扣分） （3）CaSO3 + 2NO2 + H2O 2HNO2 + CaSO4 （4）CaSO3 浊液中存在：CaSO3(s) Ca2+(aq) + SO32-(aq)，加入 Na2SO4固体， 由于 CaSO4 的 Ksp 较小，SO42-与 Ca2+结合生成 CaSO4 沉淀，c(Ca2+)减小，平衡 正向移动，导致 c(SO32-)增大，从而使 NO2 的吸收速率加快 （5）放热（此空 1 分） 由图像中 T1 下反应先达平衡可推断 T1>T2，由 T1（高温）时 NO 的平衡浓度高 可推断正反应是放热反应 4、采用 H2 或 CO 催化还原 NO 能达到消除污染的目的，在氮氧化物尾气处理 领域有着广泛应用。 (1)用 CO 处理 NO 时产生两种无毒、无害的气体，该反应的氧化产物为________。 (2)已知：氢气的燃烧热为 285.8 kJ/mol 2NO(g)===N2(g)＋O2(g)　ΔH1＝－180.5 kJ/mol H2O(g)===H2O(l)　ΔH2＝－44 kJ/mol 写出用 H2 处理 NO 生成水蒸气和 1 mol N2 的热化学方程式： ____________________。 t/s T2 T1 NO 浓 度 /m L· L-1(3)针对上述用 H2 处理 NO 生成水蒸气和 1 mol N2 的反应，回答下列问题： ①研究表明，上述反应中，反应速率 v＝k·c2(NO)·c2(H2)，其中 k 为速率常数， 只与温度有关。t1 时刻， v＝v1，若此刻保持温度不变，将 c(NO)增大到原来的 2 倍时，c(H2)减小为原来的1 2(此时 v＝v 2)。则有 v1______v2(填“>”“c(OH－)>c(H＋)。 答案：(1)CO2　(2)2H2(g)＋2NO(g)===N2(g)＋2H2O(g)　ΔH＝－664.1 kJ/mol　 (3)①＝　②33.3%　 9 16p (4)①1.5≤xc(NO－3 )>c(NO－2 )>c(OH－)>c(H＋) 5、(新题预测)研究氮氧化物的反应机理，对于消除环境污染有重要意义。 (1)氮氧化物(NOx)可在催化剂作用下与氨反应生成无污染的物质，该反应的化学 方程式为 ______________________________________________________________。 (2)对于一般的化学反应：aA＋bB===cC＋dD 存在反应速率方程 v＝kcm(A)cn(B)， 利用反应速率方程可求出化学反应瞬时速率。m＋n 为反应级数，当 m＋n 分别 等于 0、1、2…时分别称为零级反应、一级反应、二级反应……；k 为反应速率 常数，k 与温度、活化能有关，与浓度无关，温度升高，k 增大。在 600 K 下反 应 2NO(g)＋O2(g)2NO2(g)的初始浓度与初始速率如表所示： 初始浓度/(mol/L) c(NO) c(O2) 初始速率/[mol/(L·s)] 0.010 0.010 2.5×10－30.010 0.020 5.0×10－3 0.030 0.020 45×10－3 通过分析表中实验数据，得出该反应的速率方程为 v＝__________，为______ 级反应，当 c(NO)＝0.015 mol/L、c(O2)＝0.025 mol/L 时的初始速率为______(保 留两位有效数字)。 (3)升高温度绝大多数的化学反应速率增大，但是 2NO(g)＋O2(g)2NO2(g)的 反应速率却随着温度的升高而减小。某化学小组为探究该特殊现象的原因，查 阅资料知其反应历程分两步： a．2NO(g)N2O2(g)　ΔH1”“v(第二步反应) B．反应的中间产物为 N2O2 C．反应 b 中 N2O2 与 O2 的碰撞仅部分有效 解析：(2)根据 v＝kcm(NO)cn(O2)，当 O2 浓度不变，NO 浓度变为原来的 3 倍时， 初始速率变为原来的 9 倍，所以初始速率与 NO 浓度的平方成正比，m＝2；同 理 n＝1；任选一组数据代入方程，得 k＝2.5×103，故 v＝2.5×103c2(NO)c(O2)。 (3)②反应 b 为慢反应，是整个反应的速控反应。达到平衡时，正、逆反应速率 相等，所以 v1 正＝v1 逆，K1＝c（N2O2） c2（NO）＝k1正 k1逆，v2 正＝v2 逆，K2＝c2（NO2） c（N2O2）·c（O2）＝k2正 k2逆，所以反应 2NO(g)＋O2(g)2NO2(g)的 K＝ c2（NO2） c2（NO）·c（O2）＝c（N2O2） c2（NO）× c2（NO2） c（N2O2）·c（O2）＝k1正 k1逆×k2正 k2逆。③反应速率 越快，说明反应越容易发生，反应的活化能越小。反应 a 的 ΔH1