高考化学人教版第二轮复习 原理综合题.docx

1、高考化学人教版第二轮复习 原理综合题 原理综合题1(2019贵阳模拟)甲烷是天然气的主要成分，是一种重要的清洁能源和化工原料。(1)利用光能和光催化剂，可将CO2和H2O(g)转化为CH4，图1为在恒温、紫外光照射、不同催化剂(、)作用下，在体积为2 L的密闭容器中，CH4的量随光照时间的变化。反应开始后的16小时内，在第_种催化剂作用下，收集的CH4较多；020小时内，在第种催化剂作用下，O2的平均生成速度v(O2)_。(2)工业上常用CH4和水蒸气在一定条件下的恒容密闭容器中制取H2：CH4(g)H2O(g) CO(g)3H2(g)H206 kJmol1。下列说法能表明该反应达平衡状态的是

2、_(填字母)。a各组分的物质的量浓度不再变化b气体的分子总数不随时间而变化c体系的密度保持不变d生成3 mol H2的同时消耗1 mol CH4一定温度时，在体积为2 L的恒容密闭容器中，充入0.25 mol的CH4和0.25 mol的水蒸气发生以上反应。测得CH4平衡时的转化率与温度、压强的关系如图2所示，则p1_(填“”“”“”或“”)v(逆)；温度为1 100 时，y点的平衡常数K_。解析：(1)由题图1可知，在反应开始后的16小时内，在第种催化剂作用下生成的甲烷较多。在第种催化剂作用下，在020 h内共生成15 mol甲烷，则v(CH4)15 mol/(2 L20 h)0.375 mo

3、lL1h1，根据生成甲烷的化学方程式CO22H2O CH42O2可知，v(O2)2v(CH4)0.75 molL1h1。(2)任何一个可逆反应，各组分的物质的量浓度在达到平衡之前的时间内在变化，达到平衡后各组分的物质的量浓度不变，a项正确；该反应为气体分子数增大的反应，故气体的分子总数不变可以说明该反应达到平衡状态，b项正确；容器容积不变，气体的总质量不变，则容器内的气体密度始终不变，c项错误；生成H2和消耗CH4均表示正反应方向，d项错误。由题图2可知，p1时CH4的平衡转化率比p2时高，而该反应为气体分子数增大的反应，增大压强，平衡向逆反应方向移动，CH4的平衡转化率降低，故p1v(逆)。

4、y点甲烷的平衡转化率为80%，则存在：CH4(g)H2O(g) CO(g) 3H2(g)始态/mol 0.25 0.25 0 0反应/mol 0.250.8 0.250.8 0.250.8 30.250.8平衡/mol 0.05 0.05 0.20 0.60 0.025 0.025 0.10 0.30故平衡常数K4.32 mol2L2。答案：(1)0.75 molL1h1(2)ab4.32 mol2L22(2019福州三模)甲醇是一种可再生能源，具有广阔的开发和应用前景，可用Pt/Al2O3、Pd/C、Rh/SiO2等作催化剂，采用如下反应来合成甲醇：2H2(g)CO(g) CH3OH(g)(

5、1)下表所列数据是各化学键的键能：化学键HHCHCOOH键能/(kJmol1)abcde该反应的H_(用含字母的代数式表示)。(2)某科研小组用Pd/C作催化剂，在450 时，研究了n(H2)n(CO)分别为21、31时CO转化率的变化情况(如图)，则图中表示n(H2)n(CO)31的变化曲线为_(填“曲线a”或“曲线b”)。(3)某化学研究性学习小组模拟工业合成甲醇的反应，在2 L的恒容密闭容器内充入1 mol CO和2 mol H2，加入合适催化剂后在某温度下开始反应，并用压力计监测容器内压强的变化如下：反应时间/min0510152025压强/MPa12.610.89.58.78.48.

6、4则从反应开始到20 min时，CO的平均反应速率为_，该温度下的平衡常数K为_。(4)将CO和H2加入密闭容器中，在一定条件下发生反应：CO(g)2H2(g) CH3OH(g)H0。平衡时CO的体积分数(%)与温度和压强的关系如下图所示(虚线框表示没有测定该条件下的数据)。T1、T2、T3由大到小的关系是_，判断理由是_。(5)美国的两家公司合作开发了多孔硅甲醇直接燃料电池，其工作原理如图：石墨2为_(填“正”或“负”)极。石墨1极发生的电极反应式为_。解析：(1)由反应热H反应物总键能生成物总键能，可得H(2ab3cde)kJmol1。(2)对于反应2H2(g)CO(g) CH3OH(g)

7、，H2的相对投入量越大，CO的转化率越大，则n(H2)n(CO)31的变化曲线是平衡转化率高的曲线a。(3)由表知，反应进行到20 min时，反应达到平衡，设此时转化的CO的物质的量为x mol，则有2H2(g)CO(g) CH3OH(g)起始物质的量/mol 2 1 0转化物质的量/mol 2x x x平衡物质的量/mol 22x 1x x由同温同体积条件下，压强比物质的量之比，有，解得x0.5，CO的平均反应速率0.012 5 molL1min1；反应的平衡常数K4。(4)由反应2H2(g)CO(g) CH3OH(g)HT2T1。(5)由图中石墨1进出物质变化CH3OH(g)CO2(g)，

8、C化合价变化为24，则石墨1为燃料电池的负极(也可以用图中H的移动方向判断正负极)，石墨2为正极，用H维持电荷守恒，可得石墨1极的电极反应式为CH3OH6eH2O=CO26H。答案：(1)(2ab3cde)kJmol1(2)曲线a(3)0.012 5 molL1min14(4)T3T2T1压强越大，CO的体积分数越小，T1、T2、T3对应的CO的体积分数逐渐增大，该反应为放热反应，温度升高，平衡向左移动，则T3T2T1(5)正CH3OHH2O6e=CO26H3(2019合肥模拟)低碳经济成为人们一种新的生活理念，二氧化碳的捕捉和利用是能源领域的一个重要研究方向。请你结合下列有关图示和所学知识回

9、答：.用CO2催化加氢可以制取乙烯：CO2(g)3H2(g) C2H4(g)2H2O(g)(1)若该反应体系的能量随反应过程变化关系如图1所示，则该反应H_(用含a、b的式子表示)。又知：相关化学键的键能如下表所示，实验测得上述反应的H152 kJmol1，则表中的x_。化学键C=OHHC=CCHHO键能/(kJmol1)803436x414464(2)以稀硫酸为电解质溶液，利用太阳能电池将CO2转化为乙烯的工作原理如图2所示。则M极上的电极反应式为_。.用CO2催化加氢还可以制取二甲醚：2CO2(g)6H2(g) CH3OCH3(g)3H2O(g)H122.5 kJmol1某压强下，合成二甲

10、醚的反应在不同温度、不同投料比时，CO2的平衡转化率如图3所示。(3)图中T1、T2分别表示反应温度，判断T1、T2大小关系的依据是_；图中A、B、C三点对应的平衡常数分别为KA、KB、KC，三者大小关系是_。(4)T1温度下，将6 mol CO2和12 mol H2充入2 L的密闭容器中，经过5 min反应达到平衡，则05 min内的平均反应速率v(H2)_，平衡常数K_(列出计算式即可)。解析：(1)根据图1知，该反应为放热反应，H(ab)kJmol1。根据H反应物总键能生成物总键能知，该反应的H(803 kJmol12436 kJmol13)(x kJmol1414 kJmol14)46

11、4 kJmol14152 kJmol1，解得x764。(2)M极上CO2转化为C2H4，碳元素由4价降为2价，M极上的电极反应式为2CO212e12H=C2H44H2O。(3)该反应为放热反应，升高温度，平衡逆向移动，CO2的平衡转化率降低。根据题图3，在相同投料比时，T1温度下CO2的平衡转化率大于T2温度下CO2的平衡转化率，可知T1KB。(4)根据题图3知，温度为T1、投料比2时，CO2的平衡转化率为60%，根据2CO2(g)6H2(g) CH3OCH3(g)3H2O(g)知，CO2转化6 mol60%3.6 mol时，H2转化3.6 mol310.8 mol，故v(H2)1.08 mo

12、lL1min1。平衡时n(CO2)(63.6)mol2.4 mol，n(H2)(1210.8)mol1.2 mol，n(CH3OCH3)3.6 mol1.8 mol，n(H2O)3.6 mol5.4 mol，故平衡常数K。答案：(1)(ab)kJmol1764(2)2CO212e12H=C2H44H2O(3)该反应为放热反应，升高温度，平衡逆向移动，从图中可知，在相同投料比时，T1温度下CO2的平衡转化率大于T2温度下CO2的平衡转化率，则T1KB(4)1.08 molL1min1(其他合理答案均可)4(2019怀化模拟)丙烯是重要的有机化工原料，主要用于生产聚丙烯、丙烯腈、环氧丙烷等。.(1

13、)以丁烯和乙烯为原料反应生成丙烯的方法称为“烯烃歧化法”，反应为C4H8(g)C2H4(g)2C3H6(g)。已知：C2H4(g)3O2(g)=2CO2(g)2H2O(l)H11 411 kJmol1C3H6(g)O2(g)=3CO2(g)3H2O(l)H22 049 kJmol1C4H8(g)6O2(g)=4CO2(g)4H2O(l)H32 539 kJmol1“烯烃歧化法”反应的热化学方程式为_。(2)一定温度下，在一体积恒为V L的密闭容器中充入一定量的C4H8和C2H4，发生烯烃歧化法的主要反应。t1 min达到平衡状态，此时容器中n(C4H8)a mol，n(C2H4)2a mol，

14、n(C3H6)b mol，且C3H6占平衡总体积的1/4。求该时间段内的反应速率v(C4H8)_molL1min1。(用只含a、V、t1的式子表示)下列能作为该反应达到平衡状态的标志的是_。A2v生成(C4H8)v消耗(C3H6)BC4H8、C2H4、C3H6的物质的最之比为112C混合气体的平均相对分子质量不再改变DC4H8、C2H4、C3H6的浓度均不再变化(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：C4H8(g)C2H4(g)2C3H6(g)，该反应中正反应速率v正k正p(C4H8)p(C2H4)，逆反应速率v逆k逆p2(C3H

15、6)，其中k正、k逆为速率常数，则Kp为_(用k正、k逆表示)。.“丁烯裂解法”是另一种重要的丙烯生产方法，但生产过程中会有生成乙烯的副反应发生。主反应：3C4H84C3H6；副反应：C4H82C2H4。测得上述两反应的平衡体系中，各组分的质量分数(w)随温度(t)和压强(p)变化的趋势分别如图1和图2所示。(1)平衡体系中的丙烯和乙烯的质量比是工业生产丙烯时选择反应条件的重要指标之一，从产物的纯度考虑，该数值越高越好，从图1和图2中表现的趋势来看，下列反应条件最适宜的是_(填字母序号)。A300 0.1 MPa B700 0.1 MPaC300 0.5 MPa D700 0.5 MPa(2)

16、有研究者结合图1数据并综合考虑各种因素，认为450 的反应温度比300 或700 更合适，从反应原理角度分析其理由可能是_。(3)图2中，随压强增大平衡体系中丙烯的质量分数呈上升趋势，从平衡角度解释其原因是_。解析：.(1)根据盖斯定律，由2得：C4H8(g)C2H4(g) 2C3H6(g)H148 kJmol1。(2)根据题意，可列出三段式： C4H8(g)C2H4(g) 2C3H6(g)起始物质的量/mol a0.5b 2a0.5b 0转化物质的量/mol 0.5b 0.5b b平衡物质的量/mol a 2a b根据题意可知，C3H6占平衡总体积的，则，解得ab。根据化学反应速率的定义可得

17、：v(C4H8) molL1min1 molL1min1 molL1min1。由于v生成(C4H8)和v消耗(C3H6)都是逆反应速率，二者之比恒等于12，A项错误。C4H8(g)、C2H4(g)、C3H6(g)的物质的量之比为112，不能说明各物质的物质的量不变，故该项不能作为该反应达到平衡状态的标志，B项错误。由于混合气体的总质量不变，总物质的量也不变，所以混合气体的平均相对分子质量始终不变，C项错误。C4H8(g)、C2H4(g)、C3H6(g)的浓度不变，表明反应已达平衡状态，D项正确。(3)平衡时v正v逆，则Kp。.(1)由题图1可知，300 时，乙烯的质量分数最低，虽然丙烯的质量分

18、数不是最高，但丙烯与乙烯的质量比最大。由题图2可知，当压强为0.5 MPa时，乙烯的质量分数最低，丙烯的质量分数最高，则丙烯与乙烯的质量比最大。故最适宜的条件为300 、0.5 MPa。答案：.(1)C4H8(g)C2H4(g) 2C3H6(g)H148 kJmol1(2)D(3)k正/k逆.(1)C(2)450 比300 的反应速率快，比700 的副反应程度小；该温度下丁烯转化成丙烯的转化率高；该温度下催化剂的选择性最高；该温度是催化剂的活性温度(合理即可)(3)压强增大，生成乙烯的副反应平衡逆向移动，丁烯浓度增大，导致主反应的平衡正向移动，从而使丙烯含量增大5氮的化合物在生产、生活中广泛存

19、在。(1)键能是气态基态原子形成1 mol化学键释放的最低能量。已知下列化学键的键能如表所示：化学键NNO=ONNNHOH键能/(kJmol1)946497193391463写出1 mol气态肼(H2NNH2)燃烧生成氮气和水蒸气的热化学方程式：_。(2)用焦炭还原NO的反应为2NO(g)C(s) N2(g)CO2(g)，向容积均为1 L的甲、乙、丙三个恒容恒温(反应温度分别为400 、400 、T )容器中分别加入足量的焦炭和一定量的NO，测得各容器中n(NO)随反应时间t的变化情况如表所示。t/min010203040n(NO)(甲容器)/mol2.001.501.100.800.80n(

20、NO)(乙容器)/mol1.000.800.650.530.45n(NO)(丙容器)/mol2.001.451.001.001.00该反应为_(填“放热”或“吸热”)反应。乙容器中的反应在60 min时达到平衡状态，则060 min 内用NO的浓度变化表示的平均反应速率v(NO)_。(3)用焦炭还原NO2的反应为2NO2(g)2C(s) N2(g)2CO2(g)，在恒温条件下，1 mol NO2和足量焦炭发生反应，测得平衡时NO2和CO2的物质的量浓度与平衡总压强的关系如图所示：A、C两点用浓度表示的平衡常数关系：Kc(A)_(填“”或“”)Kc(C)。A、B、C三点中NO2的转化率最高的是_

21、(填“A”“B”或“C”)点。B点时该反应用压强表示的平衡常数Kp(B)_(填数值，Kp是用平衡分压代替平衡浓度进行计算，分压总压物质的量分数)。解析：(1)由题意并结合题给表中数据可得N2H4(g)O2(g)=N2(g)2H2O(g)HE(反应物总键能)E(生成物总键能)(19339144979464634)kJmol1544 kJmol1。(2)由题给表中数据可知，甲容器和丙容器中NO的起始量相等，但丙容器中反应先达到平衡状态，则T 400 ，又升高温度反应达到平衡状态时，n(NO)增大，则平衡逆向移动，该反应为放热反应。该反应为反应前后气体分子数不变的反应，反应条件是恒温恒容，起始时，甲

22、容器中NO的物质的量为2.00 mol，乙容器中NO的物质的量为1.00 mol，则乙容器中反应达到平衡状态时，NO的浓度应该为甲容器中反应达到平衡状态时NO浓度的一半，即乙容器中的反应在60 min达到平衡状态时，NO的浓度为0.40 molL1，则v(NO)0.01 molL1min1。(3)A、C两点的温度相同，所以用浓度表示的平衡常数相等。由题图知，A、B、C三点中NO2的转化率最高的是C点。B点时，设反应达到平衡状态，生成CO2的物质的量为2a mol，根据三段式法，2NO2(g)2C(s) N2(g)2CO2(g)起始/mol 1 0 0转化/mol 2a a 2a平衡/mol 1

23、2a a 2a由题图知，B点时，NO2和CO2浓度相等，则12a2a，解得a0.25，则B点时NO2和CO2的分压也相等，所以Kp(B)p(N2)163.2。答案：(1)N2H4(g)O2(g)=N2(g)2H2O(g)H544 kJmol1(2)放热0.01 molL1min1(3)C3.26(2019山西适应考)氨催化氧化是硝酸工业的基础，氨气在Pt催化剂作用下发生主反应和副反应：.4NH3(g)5O2(g) 4NO(g)6H2O(g)H1905 kJmol1.4NH3(g)3O2(g) 2N2(g)6H2O(g)H2(1)已知：断裂1 mol物质中化学键需要的能量/kJNOO2N2629

24、496942则H2_。(2)以Pt为催化剂，在1 L密闭容器中充入1 mol NH3和2 mol O2，测得有关物质的量与温度的关系如图甲所示。该催化剂在高温时对反应_更有利(填“”或“”)。520 时，NH3的转化率为_。520 时，反应的平衡常数K_(列出计算式即可)。下列说法正确的是_(填序号)。A工业上氨催化氧化生成NO时，最佳温度应控制在840 左右B增大NH3和O2的初始投料比可以提高NH3生成NO的平衡转化率C投料比不变，增加反应物的浓度可以提高NH3生成NO的平衡转化率D使用催化剂时，可降低反应的活化能，加快其反应速率(3)在有氧条件下，新型催化剂M能催化NH3与NO反应生成N

25、2。反应原理为4NH34NOO24N26H2O(g)将一定比例的NO、NH3与O2的混合气体，匀速通入装有催化剂M的反应器(如图乙所示)中发生上述反应，反应相同时间NO的去除率随反应温度的变化曲线如图丙所示。当反应温度高于380 时，NO的去除率迅速下降的原因可能是_(填序号)。ANO百分含量减小B副反应增多C催化剂活性降低D反应活化能增大已知：上述反应的平衡常数与温度的关系为lgK5.08。若该反应在某温度下达到平衡，升高温度时，平衡_(填“正向”“逆向”或“不”)移动，原因是_；逆反应速率将_(填“增大”“减小”或“不变”)。解析：(1)反应热反应物的总键能生成物的总键能，由题表数据可得反应：2N2(g)2O2(g) 4NO(g)H32