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1、高考化学大题专项复习化学反应原理综合题2020 年高考化学大题专项复习：化学反应原理综合题1新型洁净能源能够解决环境污染、能源短缺等问题，真正把“绿水青山就是金山银山” 落实到我国的各个角落。氢气作为清洁高效、可持续“零碳”能源被广泛研究，而水煤气变换反应(WGSR)是一个重要的制氢手段。（1）WGSR 的氧化还原机理和羧基机理如图所示。则热化学方程式 CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g) H中，对H表述错误的是_（填字母）。A氧化还原机理途径：H=H1+H2+H5a+H7B羧基机理途径：H=H1+H4+H5d+H7C氧化还原机理途径：H=H1+H3+H5a+H7D羧基机理途径：H

2、=H1+H4+H5c+H7EH=H1+ H2 H4 H5a H5d +H72（2）水煤气变换反应在不同条件时 CO 的转化率不同，下图为压力、温度、不同温度时钾的化合物对 CO 的转化率的影响关系图，请认真观察图中信息，结合自己所学知识及生产实际，写出水煤气变换反应的条件：温度选择_；钾的化合物中_催化效果最明显；压力选择_Mpa，选用此压力的原因为_。（3）如图是 Au12Cu、Au12Pt、Au12Ni 三种催化剂在合金团簇上 WGSR 最佳反应路径的基元反应能量图，反应能垒（活化能）最_（填“高”或“低”）的步骤，为整个反应的速控步骤；三种催化剂催化反应的速控步骤_（填“相同”或 “不相

3、同”）；三种催化剂中，_在合金团簇上的 WGSR 各基元反应能垒较小，对 WGSR 表现出较好的催化活性。（4）已知某密闭容器中存在下列平衡：CO(g)H2O(g) CO2(g)H2(g)，CO 的平衡物质的量浓度 c(CO)与温度 T的关系如图所示。若 T1、T2、T3 时的平衡常数分别为 K1、K2、K3，则 K1、K2、K3 由小到大的关系为_。【答案】（1）CD（2 分）（2）600（1 分） KHCO3（1 分） 25（1 分）在 2325 MPa，随着压力的升高，CO 转化率先快速增加，但在压力达到 25 MPa 之后，CO 转化率的增加减缓（2 分）（3）高（1 分） 不相同（1

4、 分） Au12Cu（2 分）（4）K3K2K1（3 分）【解析】（1）根据盖斯定律可知H=H1+H2+H5a+H7；H=H1+H3+H5b+H7；H=H1+H4+H5d+H7；H=H1+H4+H5c+H6，E 项可由（+）2 得出。（2）根据温度对 CO 转化率的影响图可知，600，CO 转化率最高，故温度选择600 ；根据不同温度时钾的化合物对 CO 转化率的影响图可知，相同温度时 KHCO3 对 CO 转化率高，故选 KHCO3；根据压力对 CO 转化率的影响图可知，在 2325 MPa，随着压力的升高，CO 转化率先快速增加，但在压力达到 25 MPa 之后，CO 转化率的增加减缓，综

5、合各种因素，25 MPa 时比较经济实惠，故选择 25 MPa。（3）反应能垒（活化能）最高的步骤，是反应最慢的步骤，也是整个反应的速控步骤；由反应途径图可知，三种催化剂催化的反应能垒最高的步骤不一致，有前有后，速控步骤不相同；由反应途径图可知，Au12Cu 在合金团簇上的 WGSR 各基元反应能垒较小，对 WGSR 表现出较好的催化活性。（4）由题图可知，温度越高平衡时 c(CO)越大，说明升高温度，平衡向逆反应方向移动，即H0，该反应正反应是放热反应，升高温度平衡向逆反应方向移动，化学平衡常数减小，故 K3K2K1。2合成氨是人类科学技术发展史上的一项重大突破，研究表明液氨是一种良好的储氢

6、物质。（1）化学家 Gethard Ertl 证实了氢气与氮气在固体催化剂表面合成氨的过程，示意如下图：下列说法正确的是_（选填字母）。A表示 N2、H2 分子中均是单键B需要吸收能量C该过程表示了化学变化中包含旧化学键的断裂和新化学键的生成（2）氨气分解反应的热化学方程式如下：2NH3（g）N2（g）3H2（g） H，若 N 三 N 键、H 一 H 键和 N 一 H 键的键能分别记作 a、b 和 c（单位：kJmoll），则上述反应的H kJmol 一 1。（3）研究表明金属催化剂可加速氨气的分解。下表为某温度下等质量的不同金属分别催化等浓度氨气分解生成氢气的初始速率（m molmin 一

7、1）。不同催化剂存在下，氨气分解反应活化能最大的是 （填写催化剂的化学式）。温度为 T，在一体积固定的密闭容器中加入 2 molNH3，此时压强为 P0，用 Ru 催化氨气分解，若平衡时氨气分解的转化率为 50，则该温度下反应 2NH3（g）N2（g）十 3H2（g）用平衡分压代替平衡浓度表示的化学平衡常数 Kp 。己知：气体分压（p 分）气体总压（p 总）x 体积分数 （4）关于合成氨工艺的理解，下列正确的是_。A合成氨工业常采用的反应温度为 500左右，可用勒夏特列原理解释B使用初始反应速率更快的催化剂 Ru，不能提高平衡时 NH3 的产量C合成氨工业采用 10 MPa 一 30 MPa，

8、是因常压下 N2 和 H2 的转化率不高D采用冷水降温的方法可将合成后混合气体中的氨液化（5）下图为合成氨反应在不同温度和压强、使用相同催化剂条件下，初始时氮气、氢气的体积比为 1：3 时，平衡混合物中氨的体积分数 （NH3）。若分别用 vA（NH3）和 vB（NH3）表示从反应开始至达平衡状态 A、B 时的化学反应速率，则 vA（NH3）_vB（NH3）（填“”、“”或“”）。在 250、1.0104kPa 下，H2 的转化率为_%（计算结果保留小数点后 1 位）。（6）N2 和 H2 在铁作催化剂作用下从 145就开始反应，随着温度上升，单位时间内NH3 产率增大，但温度高于 900后，单

9、位时间内 NH3 产率逐渐下降的原因_。【答案】（1）BC（2）6c-a-3b（3）Fe 27 P0264（4）BC（5）c(SO42 )c(H )=c(OH ) 2y 10-7x-2y （2）2NO+4e-=N2+2O2- 阴极发生副反应 O2+4e-=2O2-【解析】 I.（1）标况下，5.6LCH4 物质的量为： 5.6L =0.25mol，吸收 51.5kJ 的热量，则22.4L/mol 1mol 甲烷反应吸收热量=51.5kJ 1mol =206kJ，该反应的热化学方程式为：0.25molCH4(g)+H2O(g)=CO(g)+3H2(g)H=+206 kJ/mol；（2）在 150

10、时 2L 的密闭容器中，将 2mol CH4 和 2mol H2O(g)混合，经过 15min 达到平衡，此时 CH4 的转化率为 60%，则CH4 + H2O CO + 3H2 起始量(mol / L) 1 1 0 0 转化量(mol / L) 0.6 0.6 0.6 1.8 平衡量(mol / L) 0.4 0.4 0.6 1.8 从反应开始至平衡，用氢气的变化量来表示该反应速率 v(H2)=1.8mol/L15min=0.12molL-1min-1；结合计算得到的平衡浓度，计算得到该反应的平衡常数K=(1.830.6)/(0.40.4)=21.87；Av逆(H2)3v正(CO)，说明正逆

11、反应速率相同，反应达到平衡状态，故 A 正确；B密闭容器中混合气体的质量和体积不变，密度始终不变，不能说明反应达到平衡状态，故 B 错误；C反应前后气体物质的量增加，气体压强之比等于气体物质的量之比，密闭容器中总压强不变，说明反应达到平衡状态，故 C 正确；D浓度关系和消耗量、起始量有关，c(CH4)=c(CO)不能说明反应达到平衡状态，故 D 错误；故答案为：AC；（3）A甲和丙为等效平衡，则 n2=1.6mol，但乙与甲相比，相当于增大压强，平衡向着正向移动，则 n13.2，故 A 错误；B甲和丙达到平衡状态为相同平衡状态，氮气体积分数相同，乙相当于甲平衡状态再加入 1mol 氮气和 3m

12、ol 氢气，增大压强平衡正向进行，氮气体积分数减小，甲=丙乙，故 B 正确；C乙容器中反应物浓度大于甲和丙，反应速率大，甲和丙起始浓度相同反应速率相同，故 C 错误；D乙中物质浓度是甲的 2 倍，且压强大于甲，甲和丙为等效平衡，压强相同，得到P 乙P 甲=P 丙，故 D 正确；故答案为：BD；II.（1）根据电荷守恒，c(NH4+)+c(H+)=c(OH-)+2c(SO42-)，混合后溶液显中性，则c(NH4+)=2c(SO42-)，则c(NH 4 )c(SO24 )c(H )=c(OH ) ；x molL-1 氨水中加入等体积的 y molL-1 硫酸得混合溶液 M 恰好显中性，则c(NH4

13、+)=2c(SO42-)=2 y molL-1=ymolL-1，混合后，根据物料守恒2c(NH3H2O)+c(NH4+)=0.5x molL-1，则 c(NH3H2O)=(0.5x-y)molL-1， K=c(NH4+)c(OH-)/c(NH3H2O)=y110-7/(0.5x-y)=2y10-7/(x-2y)；（2）阴极：NO 得到电子生成 N2，结合守恒原则，则电极方程式为2NO+4e-=N2+2O2-；消除一定量的 NO 所消耗的电量远远大于理论计算量，可能存在副反应，O2 浓度约为 NO 浓度的 10 倍，氧气易得到电子生成 O2-，电极方程式为：O2+4e-=2O2-。4煤燃烧排放的

14、烟气含有 SO2 和 NOx，大量排放烟气形成酸雨、污染大气，因此对烟气进行脱硫、脱硝，对环境保护有重要意义。回答下列问题： .利用 CO 脱硫（1）工业生产可利用 CO 气体从燃煤烟气中脱硫，则 25时 CO 从燃煤烟气中脱硫的热化学方程式 2CO(g)SO2(g)2CO2(g)S(s)的焓变H_。25，100kPa 时，由元素最稳定的单质生成 1mol 纯化合物时的反应热称为标准摩尔生成焓，已知一些物质的“标准摩尔生成焓”如下表所示：物质CO(g)CO2(g)SO2(g)标准摩尔生成焓fHm(25)/kJmol-1-110.5-393.5-296.8（2）在模拟脱硫的实验中，向多个相同的体

15、积恒为 2L 的密闭容器中分别通入 2.2molCO 和 1mol SO2 气体，在不同条件下进行反应，体系总压强随时间的变化如图所示。在实验 b 中，40 min 达到平衡，则 040 min 用 SO2 表示的平均反应速率 v(SO2) _。与实验 a 相比，实验 b 可能改变的条件为_，实验 c 可能改变的条件为_。.利用 NH3 脱硝（3）在一定条件下，用 NH3 消除 NO 污染的反应原理为：4NH3(g)6NO(g)5N2(g) 6H2O(l)H1807.98kJmol1。在刚性容器中，NH3 与 NO 的物质的量之比分别为 X、Y、Z(其中 XYZ)，在不同温度条件下，得到 NO

16、 脱除率(即 NO 转化率)曲线如图所示。NH3 与 NO 的物质的量之比为 X 时对应的曲线为_(填“a”“b”或 “c”)。各曲线中 NO 脱除率均先升高后降低的原因为_。900条件下，设 Z ，初始压强 p0，则 4NH3(g)6NO(g)5N2(g)6H2O(l)的平衡常数 Kp_(列出计算式即可)。.利用 NaCIO2 脱硫脱硝（4）利用 NaClO2 的碱性溶液可吸收 SO2 和 NO2(物质的量之比为 1:1)的混合气体，自身转化为 NaCl，则反应的离子方程式为_。【答案】（1）-269.2kJmol-1（2）0.01molL-1min-1 加入催化剂 升高温度（3） c2温度

17、低于 900时，反应速率较慢，随着温度升高反应速率加快，NO 脱出率逐渐升高，温度高于 900，反应达到平衡状态，反应的H0，继续升高温度，平衡向左移动，NO 脱出率又下降 0.375p0 5 0.37534 6 或 6 0.1p0 0.15p0 0.14 0.15 p50（4）3ClO2-+4SO2+4NO2+12OH-=3Cl-+4SO42-+4NO3-+6H2O【解析】（1）根据“标准摩尔生成焓”的定义可得：C s + 1 O2 g 2C s + 1 O2 g 2S s + 1 O2 g CO g t Hm1 =-110.5kJ mol-1CO2 g t Hm2 =-393.5kJ mo

18、l-1SO2 g t Hm3 =-296.8kJ mol-12再根据盖斯定律 2(反应-反应)-反应可得到 2CO(g)SO2(g)2CO2(g)S(s)，则，CO 脱硫反应 2CO(g)SO2(g)2CO2(g)S(s)的焓变H=2 tHm2 -tHm1 -tHm3 =2 -393.5kJ mol-1-110.5kJ mol-1 - -296.8kJ mol-1 =-269.2kJ mol-1 ，故答案为：-269.2kJmol-1；（2）结合题干信息，列三段式有： 2CO g SO2 g 2CO2 g S s 初始 2.2 1 0 0 转化 2x x 2x x 末态 2.2-2x 1-x

19、2x x 则 2.2-22x.+21+-1x+2x 122600 ，解得 x=0.8，则 v SO2 = 0.82molL =0.01mol L-1 min -1 ，故答案40min为 0.010.01molL-1min-1；与实验 a 相比，实验 b 达到的平衡状态不变且所需时间缩短，改变的条件应为加入了催化剂，与实验 a 相比，实验 c 达到平衡状态改变且所需时间缩短，可能是增大压强或升高温度，联系反应特点，若是增大压强，平衡向右移动，向右反应的程度应增大，与图像不符，若是升高温度，平衡向左移动，与图像相符，故答案为：加入催化剂；升高温度；（3）NH3 和 NO 的物质的量之比越大，NO

20、的脱出率月啊，则相同温度下，不同NH3、NO 物质的量之比对应 NO 的脱出率：XYZ，则 X 对应曲线 c，Y 对应曲线 b，Z 对应曲线 a，故答案为：c；NO 的脱出率会受到速率、平衡移动等因素的影响，温度低于 900时，反应速率较慢，随着温度升高反应速率加快，NO 脱出率逐渐升高，温度高于 900，反应达到平衡状态，反应的H0，继续升高温度，平衡向左移动，NO 脱出率又下降，故答案为：温度低于 900时，反应速率较慢，随着温度升高反应速率加快，NO 脱出率逐渐升高，温度高于 900，反应达到平衡状态，反应的H0，继续升高温度，平衡向左移动，NO 脱出率又下降；压强为 p0，根据曲线 a

21、 上 NH3 与 NO 的物质的量之比为 Z= ，则 NH3 的分压为0.4p0，NO 的分压为 0.6p0，列三段式有： 4NH3 g 6NO g 5N2 g 6H2O l 起始 0.4p0 0.6p0 0转化 0.3p0 0.45p0 0.375p0 平衡 0.1p0 0.15p0 0.375p0p 4 p5 N26 0.3754 p0 5 6 或 0.375 6 5 ，故答则反应的平衡常数 K p NH3 p NO 0.1p0 0.15p0 0.14 0.15 p0 0.375p0 5 0.375 案为： 4 6 或 6 5 ； 0.1p0 0.15p0 0.14 0.15 p0（4）在碱性环境下，ClO2-氧化等物质的量的 SO2 和 NO2，ClO2-变为 Cl-，SO2 变为SO42-，NO2 变为 NO3-，利用氧化还原反应规律进行配平，可得离子反应方程式3ClO2-+4SO2+4NO2+12OH-=3Cl-+4SO42-+4NO3-+6H2O，故答案为：3ClO2-+4SO2+4NO2