【精选】高考化学二轮【专题九】化学反应原理综合题型研究.doc

精选高考化学复习资料专题九化学反应原理综合题型研究非选择题1. 甲醇是一种可再生能源,具有广泛的开发和应用前景。(1)已知在常温常压下:2CH3OH(l)+3O2(g)2CO2(g)+4H2O(g)H=-1 275.6 kJ·mol-1H2O(l)H2O(g)H=+44.0 kJ·mol-1写出表示甲醇燃烧热的热化学方程式:。 (2)工业上一般采用下列两种反应合成甲醇:反应A:CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)H1反应B:CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)H2取五份等体积CO2和H2的混合气体(物质的量之比均为13),分别加入温度不同、容积相同的恒容密闭容器中,发生上述反应,反应相同时间后,测得甲醇的体积分数(CH3OH)与反应温度T的关系曲线如右图所示,则上述CO2转化为甲醇的反应的H1(填“>”、“=”或“<”)0。相对于反应A,反应B的优点是。 对于反应A,若容器容积不变,下列措施可增加甲醇产率的是(填字母)。 A. 升高温度 B. 增加CO2的量C. 充入He,使体系总压强增大D. 按原比例再充入CO2和H2某温度下,将4 mol CO和12 mol H2充入2 L密闭容器中发生反应B,达到平衡后,测得c(CO)=0.5 mol·L-1,则该温度下反应的平衡常数为。 某种甲醇-空气燃料电池是采用铂作为电极,稀硫酸作电解质溶液。其工作时负极的电极反应式可表示为。 2. (2012·徐州模拟)通常状况下,过氧化氢是一种无色透明的液体,在实验室和生产中应用广泛。(1)火箭推进器中分别装有联氨(N2H4)和过氧化氢,它们发生反应的热化学方程式如下:N2H4(l)+2H2O2(l)N2(g)+4H2O(g)H=-642.2 kJ·mol-1又知:2H2O2(l)2H2O(l)+O2(g)H=-196.4 kJ·mol-1H2O(l)H2O(g)H=+44.0 kJ·mol-1请写出N2H4(l)与O2(g)反应生成N2(g)和H2O(l)的热化学方程式:。 (2) H2O2是一种二元弱酸,其第一步电离的电离方程式为。 (3)过二硫酸铵法是目前最流行的制备H2O2的方法,即电解含 H2SO4的(NH4)2SO4溶液制取(NH4)2S2O8,如右图所示,再加热水解即可得H2O2和(NH4)2SO4。电解时,阳极的电极反应式为。 写出生成H2O2的反应的化学方程式:。 (4) Fenton法常用于处理含难降解有机物的工业废水,通常是在调节好pH和Fe2+浓度的废水中加入H2O2,所产生的羟基自由基能降解有机污染物pCP。控制pCP的初始浓度相同,在不同实验条件下进行如下实验,测得pCP的浓度随时间变化关系如右图所示。实验编号T/KpHc/10-3 mol·L-1H2O2Fe2+29836.00.3031336.00.30298106.00.30请根据实验的曲线,计算降解反应在50150 s内的反应速率v(pCP)=mol·L-1·s-1。 实验、表明,升高温度,降解反应速率增大。但温度过高时反而导致降解反应速率减小,请分析原因:。 实验得出的结论是:pH=10时,。 3. (2011·南京三模)随着氮氧化物污染的日趋严重,国家将于“十二五”期间加大对氮氧化物排放的控制力度。目前,消除氮氧化物污染有多种方法。(1)用活性炭还原法处理氮氧化物。有关反应为C(s)+2NO(g)N2(g)+CO2(g)H。某研究小组向某密闭容器加入一定量的活性炭和NO,恒温(T1)条件下反应,反应进行到不同时间测得各物质的浓度如下:浓度/mol·L-1 时间/minNON2CO200.10000100.0580.0210.021200.0400.0300.030300.0400.0300.030400.0320.0340.017500.0320.0340.017T1时,该反应的平衡常数K=(保留两位小数)。 30 min后,改变某一条件,反应重新达到平衡,则改变的条件可能是。 若30 min后升高温度至T2,达到平衡时,容器中NO、N2、CO2的浓度之比为533,则该反应的H0(填“>”、“=”或“<”)。 (2)用CH4催化还原氮氧化物可以消除氮氧化物的污染。已知:CH4(g)+4NO2(g)4NO(g)+CO2(g)+2H2O(g)H=-574 kJ·mol-1CH4(g)+4NO(g)2N2(g)+CO2(g)+2H2O(g)H=-1 160 kJ·mol-1H2O(g)H2O(l)H=-44.0 kJ·mol-1写出CH4(g)与NO2(g)反应生成N2(g)、CO2(g)和H2O(l)的热化学方程式:。 (3)以NO2、O2、熔融NaNO3组成的燃料电池装置如右图所示,在使用过程中石墨电极反应生成一种氧化物Y,有关电极反应式为。 4. 硼酸在玻璃制造和医药领域应用广泛。(1)元素周期表中存在“对角线”规则,硼与硅的某些化学性质类似,写出硼酸(H3BO3)加热至300 时分解得到相应氧化物的化学方程式:。 (2)硼酸(H3BO3)溶液中存在如下反应:H3BO3(aq)+H2O(l)B(OH)4-(aq)+H+(aq)K=5.7×10-10(298 K)实验中不慎将NaOH沾到皮肤时,用大量水洗后要涂上硼酸溶液。写出硼酸与NaOH反应的离子方程式:。 计算25 时0.7 mol·L-1硼酸溶液中H+的浓度。(写出计算过程,计算结果保留一位小数)(3)已知298 K碳酸、醋酸的电离常数,下列说法中正确的是(填字母)。 A. 碳酸钠溶液滴入硼酸中能观察到有气泡产生B. 碳酸钠溶液滴入醋酸中能观察到有气泡产生C. 等物质的量浓度的碳酸溶液和硼酸溶液比较,pH:前者>后者D. 等物质的量浓度的碳酸氢钠溶液和醋酸钠溶液比较,pH:前者>后者5. (2011·浙江高考)某研究小组在实验室探究氨基甲酸铵(NH2COONH4)分解反应平衡常数和水解反应速率的测定。(1)将一定量纯净的氨基甲酸铵固体置于特制的密闭真空容器中(假设容器体积不变,固体试样体积忽略不计),在恒定温度下使其达到分解平衡:NH2COONH4(s)2NH3(g)+CO2(g)。实验测得不同温度下的平衡常数列于下表:温度/15.020.025.030.035.0平衡总压强/kPa5.78.312.017.124.0平衡气体总浓度/mol·L-12.4×10-33.4×10-34.8×10-36.8×10-39.4×10-3可以判断该分解反应已经达到平衡的标志是(填字母)。 A. 2v(NH3)=v(CO2)B. 密闭容器中总压强不变C. 密闭容器中混合气体的密度不变D. 密闭容器中氨气的体积分数不变根据表中数据,列式计算25.0 时的分解平衡常数:。 取一定量的氨基甲酸铵固体放在一个带活塞的密闭真空容器中,在25.0 下达到分解平衡。若在恒温下压缩容器体积、氨基甲酸铵固体的质量(填“增加”、“减少”或“不变”)。 氨基甲酸铵分解反应的焓变H(填“>”、“=”或“<”,下同)0。熵变S0。 (2)已知:NH2COONH4+2H2ONH4HCO3+NH3·H2O。该研究小组分别用三种不同初始浓度的氨基甲酸铵溶液测定水解反应速率,得到c(NH2COO-)随时间的变化趋势如右图所示。计算25.0 时,06 min氨基甲酸铵水解反应的平均速率:。 根据图中信息,如何说明该水解反应速率随温度升高而增大?。 6. 将煤气化转化成合成气,然后通过一碳化工路线合成各种油品和石化产品是一碳化工的极为重要的领域,具有广阔的前景,在未来相当一段时期将成为一碳化工的主要领域。除去水蒸气后的水煤气含55%59%的H2,15%18%的CO,11%13%的CO2,少量的H2S、CH4,除去H2S后,可采用催化或非催化转化技术,将CH4转化成CO,得到CO、CO2和H2的混合气体,是理想的合成甲醇原料气,即可进行甲醇合成。水煤气法制甲醇的工艺流程图如下:(1)制水煤气的主要化学方程式为C(s)+H2O(g)CO(g)+H2(g),此反应是吸热反应。此反应的化学平衡常数表达式为。 下列能增大碳的转化率的措施是(填字母)。 A. 加入C(s)B. 加入H2O(g)C. 升高温度D. 增大压强(2)将CH4转化成CO,工业上常采用催化转化技术,其反应原理为CH4(g)+ O2(g)CO(g)+2H2O(g)H=-519 kJ·mol-1。工业上要选择合适的催化剂,分别对X、Y、Z三种催化剂进行如下实验(其他条件相同):X在T1时催化效率最高,能使正反应速率加快约3×105倍Y在T2时催化效率最高,能使正反应速率加快约3×105倍Z在T3时催化效率最高,能使逆反应速率加快约1×106倍已知:T1>T2>T3,根据上述信息,你认为在生产中应该选择的适宜催化剂是(填“X”、“Y”或“Z”),选择的理由是。 (3)合成气经压缩升温后进入10 m3甲醇合成塔,在催化剂作用下,进行甲醇合成,主要反应如下:2H2(g)+CO(g)CH3OH(g)H =-90.8 kJ·mol-1,T4下此反应的平衡常数为160。此温度下,在密闭容器中加入CO、H2,反应进行到某时刻测得各组分的浓度如下:物质H2COCH3OH浓度/mol·L-10.20.10.4比较此时正、逆反应速率的大小:v正(填“>”、“<”或“=”)v逆。 (4)生产过程中,合成气要进行循环,其目的是。 7. 科学家一直致力研究常温、常压下“人工固氮”的新方法。曾有实验报道:在常温、常压、光照条件下,N2在催化剂(掺有少量Fe2O3的TiO2)表面与水发生反应,生成的主要产物为NH3。进一步研究NH3生成量与温度的关系,部分实验数据见下表(光照、N2压力1.0×105 Pa、反应时间3 h):T/K303313323353NH3生成量/10-6 mol4.85.96.02.0相应的热化学方程式如下:N2(g)+3H2O(l)2NH3(g)+O2(g)H=+765.2 kJ·mol-1回答下列问题:(1)请在坐标图中画出上述反应在有催化剂与无催化剂两种情况下反应过程中体系能量变化示意图,并进行必要标注。(2)与目前广泛使用的工业合成氨方法相比,该方法中固氮反应速率慢。请提出可提高其反应速率且增大NH3生成量的建议:。 (3)工业合成氨的反应为N2(g)+3H2(g)2NH3(g)。设在容积为2.0 L的密闭容器中充入0.60 mol N2(g)和1.60 mol H2(g),反应在一定条件下达到平衡时,NH3的物质的量分数(NH3的物质的量与反应体系中总的物质的量之比)为。计算:该条件下N2的平衡转化率。该条件下反应2NH3(g)N2(g)+3H2(g)的平衡常数。8. 甲酸甲酯水解的化学方程式为HCOOCH3(l)+H2O(l)HCOOH(l)+CH3OH(l)H>0。某小组通过实验研究该反应(反应过程中体积变化忽略不计)。反应体系中各组分的起始量如下表:组分HCOOCH3H2OHCOOHCH3OH物质的量/mol1.001.990.010.52甲酸甲酯转化率在温度T1下随反应时间(t)的变化如下图:(1)根据上述条件,计算不同时间范围内甲酸甲酯的平均反应速率,结果见下表:反应时间范围/min05101520253035404550557580平均反应速率/10-3 mol·min-11.97.47.84.41.60.80.0请计算1520 min范围内甲酸甲酯的减少量为mol,甲酸甲酯的平均反应速率为mol·min-1。(不要求写出计算过程) (2)依据以上数据,写出该反应的反应速率在不同阶段的变化规律及其原因: 。 (3)上述反应的平衡常数表达式为 则该反应在温度T1下的K值为 。 (4)其他条件不变,仅改变温度为T2(T2>T1),请在上图中画出温度T2下甲酸甲酯转化率随反应时间变化的预期结果示意图。专题九化学反应原理综合题型研究1. (1)CH3OH(l)+ O2(g)CO2(g)+2H2O(l)H=-725.8 kJ·mol-1(2)<无副产物生成,原子利用率高BD CH3OH+H2O-6e-6H+CO22. (1) N2H4(l)+O2(g)N2(g)+2H2O(l)H=-621.8 kJ·mol-1(2) H2O2H+H+(3)2S-2e-S2(NH4)2S2O8+2H2OH2O2+(NH4)2SO4+H2SO4(4)8.0×10-6过氧化氢在温度过高时迅速分解反应速率趋向于零3. (1)0.56减小CO2的浓度<(2) CH4(g)+2NO2(g)N2(g)+CO2(g)+2H2O(l)H=-955 kJ·mol-1(3) NO2+N-e-N2O54. (1) 2H3BO3B2O3+3H2O(2)H3BO3+OH-B(OH)4-H3BO3(aq)+H2O (l)B(OH)4-(aq)+H+(aq)起始浓度/mol·L-1:0.7000转化浓度/mol·L-1:xxx平衡浓度/mol·L-1: 0.70-xxx得出x=2.0×10-5mol·L-1(3) BD5. (1)B、CK=c(CO2)·c2(NH3)=1.6×3.22×10-9=1.64×10-8(mol·L-1)增加>>(2)0.05 mol·L-1·min-125.0 时,反应物的起始浓度较小,但06 min的平均反应速率(曲线的斜率)仍比15.0 时的大6. (1) BC(2) Z催化效率高且活性温度低(或催化活性高,速度快,反应温度低,产率高)(3)>(4)提高原料利用率(或提高产量、产率)7. (1)(2)升高温度,增大反应物N2的浓度,不断移出生成物脱离反应体系(3)66.7%0.0058. (1) 0.0459.0×10-3(2)反应初期:虽然甲酸甲酯的量较大,但甲酸量很小,催化效果不明显,反应速率较慢。反应中期:甲酸量逐渐增多,催化效果显著,反应速率明显增大。反应后期:甲酸量增加到一定程度后,浓度对反应速率的影响成主导因素,特别是逆反应速率的增大,使总反应速率逐渐减小,直至为零。该反应中甲酸具有催化作用(3) 0.14(4)