2018年高考化学(课标版)二轮复习 题型专项练 题型十一 化学反应原理

1.(2017湖北八校联考)Ⅰ.煤制天然气的工艺流程简图如下:

(1)反应Ⅰ:C(s)+H2O(g)CO(g)+H2(g) ΔH=+135 kJ·mol,通入的氧气会与部分碳发生燃烧反应。请利用能量转化及平衡移动原理说明通入氧气的作用: 。 (2)反应Ⅱ:CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g) ΔH=-41 kJ·mol-1。如图表示不同温度条件下,煤气化反应Ⅰ发生后的汽气比(水蒸气与CO物质的量之比)与CO平衡转化率的变化关系。

-1

①判断T1、T2和T3的大小关系 。(从小到大的顺序)

②若煤气化反应Ⅰ发生后的汽气比为0.8,经煤气化反应Ⅰ和水气变换反应Ⅱ后,得到CO与H2的物质的量之比为1∶3,则反应Ⅱ应选择的温度是 (填“T1”“T2”或“T3”)。

(3)①甲烷化反应Ⅳ发生之前需要进行脱酸反应Ⅲ。煤经反应Ⅰ和Ⅱ后的气体中含有两种酸性气体,分别是H2S和 。

②工业上常用热碳酸钾溶液脱除H2S气体得到两种酸式盐,该反应的离子方程式是 。 Ⅱ.利用甲烷超干重整CO2技术可得到富含CO的气体,将甲烷和二氧化碳转化为可利用的化学品,其能源和环境上的双重意义重大。该技术中的化学反应为: CH4(g)+3CO2(g)2H2O(g)+4CO(g) ΔH>0 CH4超干重整CO2的催化转化原理示意如图:

(4)过程Ⅱ,实现了含氢物质与含碳物质的分离。生成H2O(g)的化学方程式是 。 (5)假设过程Ⅰ和过程Ⅱ中的各步均转化完全,下列说法正确的是 。(填序号) A.过程Ⅰ和过程Ⅱ中均含有氧化还原反应 B.过程Ⅱ中使用的催化剂为Fe3O4和CaCO3 C.若过程Ⅰ投料

=1,可导致过程Ⅱ中催化剂失效

(6)一定条件下,向体积为2 L的恒容密闭容器中充入1.2 mol CH4(g)和4.8 mol CO2(g),发生反应CH4(g)+3CO2(g)2H2O(g)+4CO(g) ΔH>0,实验测得,反应吸收的能量和甲烷的体积分数随时间变化的曲线图像如图。计算该条件下,此反应的ΔH= 。

1

〚导学号40414165〛

2.(2017安徽宣城二模)为研究哈伯法合成氨反应,T ℃时,在容积为2 L的恒容容器中通入4 mol N2和12 mol H2,反应如下:N2(g)+3H2(g)

键能数据/(kJ·mol-1) 2NH3(g) ΔH=-92.0 kJ·mol-1,相关键能数据如下: N≡N 946 H—H 436 N—H x 若25 min时反应达到平衡,各物质浓度随时间变化曲线如图1中甲、乙、丙。回答下列问题:

图1

(1)0~25 min内,反应的平均速率v(H2)为 ;表中x= 。 (2)T ℃时,该反应的平衡常数K= (用最简分数表达)。

(3)T ℃时,若起始充入8 mol N2和24 mol H2,则反应刚达到平衡时,表示c(H2)在图1中相应的点为 (填字母)。

(4)以煤为主要原料的合成氨工业中,原料气氢气常用下述方法获得: ①C(s)+H2O(g)CO(g)+H2(g) ΔH1 ②CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g) ΔH2 若已知CO和H2的燃烧热分别为283 kJ·mol-1和285.8 kJ·mol-l; H2O(g)H2O(l) ΔH=-44 kJ·mol-1,则ΔH2= 。 (5)氨气是生产的重要原料,其过程如下:

图2

写出步骤Ⅰ的化学方程式: 。

(6)图3是科学家提出的利用电解法常温常压下由氮气、氢气合成氨的示意图:

图3

由图可知,钯电极B是电解池的 (填“阴极”或“阳极”);钯电极A上的电极反应式

2

为 。 〚导学号40414166〛

3.(2017贵州遵义二模)(1)将Cl2通入水中,Cl2部分与水反应:Cl2+H2OH++Cl-+HClO。若要减少Cl2的溶解,可在氯水中加入少量 。 A.AgNO3晶体 B.CaCO3粉末 C.NaCl晶体 D.蒸馏水 E.浓盐酸

(2)在一定条件下,同时加入CO、H2O(g)、CO2、H2于一密闭容器中发生如下反应:CO+H2O(g)CO2+H2,反应开始时向右进行。下列说法中不正确的是 。 A.反应开始时,正反应速率大于逆反应速率

B.反应开始时,正反应速率最大,逆反应速率为零 C.随着反应的进行,正反应速率逐渐减小,最后为零

D.随着反应的进行,逆反应速率增大,正反应速率减小,最后相等

(3)一定条件下(温度恒定),SO2与O2反应的浓度随时间的变化如下表。

时间/min c(SO2)/(mol·L-1) c(O2)/(mol·L-1) c(SO3)/(mol·L-1) 0 1.0 0.5 0 10 0.35 0.3 20 0.25 0.5

由上表数据计算:

A.30~40 min时间段,以SO2表示的反应速率为 ; B.该温度下,正反应的平衡常数的值为 ; C.平衡时,SO2的转化率为 。

(4)电解尿素的碱性溶液制氢气的装置示意图见下图(电解池中隔膜仅阻止气体通过,阴、阳极均为惰性电极)。电解时,阳极的电极反应式为 。

30 0.18 0.65 40 0.1 0.8 50 0.05 0.9 60 0.05 0.9 70 0.05 0.9

(5)3.04 g铜镁合金完全溶解于100 mL密度为1.40 g·cm-3、质量分数为63%的中,得到NO2气体2 688 mL(标准状况),向反应后的溶液中加入1.0 mol·L-1 NaOH溶液,当金属离子全部沉淀时,得到5.08 g沉淀。则加入NaOH溶液的体积是 mL。〚导学号40414167〛

4.(2017河南百校联盟联考)钼及其合金在冶金、环保和航天等方面有着广泛的应用。

(1)Mo可被发烟及氢氟酸氧化为MoO2F2和MoOF4(少量),本身被还原为NO2,则该反应中氧化剂与还原剂的物质的量之比为 。 (2)已知:

①2Mo(s)+3O2(g)2MoO3(s) ΔH1 ②2MoS2(s)+7O2(g)2MoO3(s)+4SO2(g) ΔH2 ③MoS2(s)+2O2(g)Mo(s)+2SO2(g) ΔH3

则ΔH3= (用含ΔH1、ΔH2的代数式表示)。

(3)电氧化法提纯钼的原理:将辉钼矿(MoS2)放入装有食盐水的电解槽中,用惰性电极电解,MoS2被氧

3

化为Mo和S。

①辉钼矿应放入电解槽的 (填“阴极区”或“阳极区”)。 ②阴极的电极反应式为 。

(4)碳酸钠作固硫剂并用氢还原辉钼矿的原理为MoOS2(s)+4H2(g)+2Na2CO3(s)MoO(s)+2CO(g)+4H2O(g)+2Na2S(s) ΔH,实验测得平衡时的有关变化曲线如图所示。

图1 不同压强下温度与H2平衡转化率的关系

图2 0.1 MPa下温度与平衡时气体成分的关系

①由图1可知,该反应ΔH (填“>”或“<”)0,p1、p2、p3由大到小的顺序为 。 ②由图2可知,A点时H2的平衡转化率为 。 ③B点对应的平衡常数K= 。

4

题型十一 化学反应原理

1.答案 Ⅰ.(1)氧气与碳发生燃烧反应放热,放出的热被可逆反应吸收利用,促进反应正向移动

(2)①T1(3)①CO2 ②CⅡ.(4)4H2+Fe3O4

+H2S

HS-+HC

3Fe+4H2O

(5)AC (6)+330 kJ·mol-1

解析 Ⅰ.(1)C(s)+H2O(g)CO(g)+H2(g) ΔH=+135 kJ·mol-1,是吸热反应,而碳与氧气反应放出热量,使反应C(s)+H2O(g)CO(g)+H2(g)向正反应方向移动,提高碳的利用率。(2)①反应CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g) ΔH=-41 kJ·mol-1的正反应为放热反应,温度越高一氧化碳的转化率越低,由图可知,温度的大小为T1×100%=50%,根

据图知,反应温度为T3。(3)①根据反应Ⅱ知,生成的酸性气体还有二氧化碳;②工业上常用

热碳酸钾法脱除H2S气体得到两种酸式盐,则二者反应生成碳酸氢钾和硫氢化钾,反应的离子方程式为C

+H2S

HS-+HC

。

Ⅱ.(4)由图示可知,过程Ⅱ中氢气还原Fe3O4生成H2O。(5)过程Ⅰ有氢气生成,而过程Ⅱ中存在氢气还原四氧化三铁,均属于氧化还原反应,A正确。过程Ⅱ中使用的催化剂为Fe3O4和CaO,B错误。若过程Ⅰ投料

=1,则CH4和CO2恰好生成CO和H2,无多余

的CO2,导致催化剂失效,C正确。

(6)设转化的甲烷的物质的量为x mol。

CH4(g)+3CO2(g)2H2O(g)+4CO(g) 起始物质 的量/mol 1.2 4.8 0

变化物质 的量/mol x 3x 2x

平衡物质 的量/mol 1.2-x 4.8-3x 2x

5

0 4x 4x

平衡时CH4的体积分数为kJ·mol-1。

2.答案 (1)0.12 mol·L-1·min-1 391

(2)

(3)B

(4)-41.2 kJ·mol-1 (5)4NH3+5O2

4NO+6H2O

2NH3

,解得x=0.36,则ΔH=+118.8×

kJ·mol-1=+330

(6)阳极 N2+6H++6e-

解析 (1)根据图像,25 min时,氢气的浓度变成3 mol·L-1,v(H2)=

=0.12

mol·L-1·min-1;ΔH=-92.0 kJ·mol-1=946 kJ·mol-1+436 kJ·mol-1×3-6x,x=391 kJ·mol-1。(2)T ℃时,平衡时c(N2)=1 mol·L-1,c(H2)=3 mol·L-1,c(NH3)=2 mol·L-1,该反应的平衡常数K=

。(3)T ℃时,若起始充入8 mol N2和24 mol H2,相当于增大压强,若平

衡不移动,氢气的浓度变为原来的2倍,为6 mol·L-1,而增大压强,平衡正向移动,c(H2)减小,反应速率加快,建立平衡需要的时间缩短。(4)已知:①CO(g)+O2(g)kJ·mol-1;②H2(g)+O2(g)

H2O(l) ΔH=-285.8 kJ·mol-1;③H2O(g)

CO2(g) ΔH=-283

H2O(l)

ΔH=-44 kJ·mol-l,由盖斯定律可知,①-②+③可得CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g) ΔH=-283.0 kJ·mol-1-(-285.8 kJ·mol-1)+(-44 kJ·mol-1)=-41.2 kJ·mol-1。(6)钯电极A上氮气生成了氨气,发生了还原反应,是阴极,则钯电极B是电解池的阳极;钯电极A上的电极反应式为N2+6H++6e-2NH3。 3.答案 (1)CE (2)BC

(3)0.015 mol·L-1·min-1 1 620 90%(或0.9)

(4)CO(NH2)2+8OH--6e-C

+N2↑+6H2O

(5)1 280

解析 (1)加入银晶体,AgNO3与Cl-反应生成氯化银沉淀,平衡右移,A错误。加入碳酸钙固体,与氢离子反应,平衡右移,B错误。加入NaCl晶体,增加氯离子浓度,平衡左移,抑制氯气的溶解,C正确。加水稀释,促进氯气的溶解,D错误。加入浓盐酸,氯离子浓度增大,平衡向逆反应方向移动,抑制氯气的溶解,E正确。(2)反应开始时,因为反应向右进行,因此正反应速率大于逆反应速率,A正确。因为同时加入CO、H2O(g)、CO2、H2,且此反应是可逆反应,因此正逆反应同时进行,开始时向右进行,正反应速率最大,逆反应速率最小,但不等于0,只不过正反应方向速率大于逆反应方向速率,B错误。随着反应的进行,正反应速率逐渐减小,当正、逆反应速率相等,化学平衡建立,但正反应速率不等于0,C错误。随着反应进行,正反应速率减小,逆反应速率增大,当两者相等时,化学平衡建立,D正确。(3)v(SO3)=

mol·L-1·min-1=0.015 mol·L-1·min-1,根据化学反应速率之比等于化学计

量数之比,因此v(SO2)=v(SO3)=0.015 mol·L-1·min-1。达到化学平衡时c(SO2)=(1-0.9) mol·L-1=0.1 mol·L-1,根据化学平衡常数的表达式,K=

=1 620。SO2的转化率为

6

α(SO2)=×100%=90%。(4)根据电解示意图,阳极得到N2,因此是CO(NH2)2在阳极

C

+N2↑+6H2O。(5)当金属离子全部NaNO3,根据元素守恒

=1.28 mol,

×103 mL·L-1=1 280 mL。

上放电,因此电极反应式为CO(NH2)2+8OH--6e-

转化成沉淀时,溶液中的溶质为有,n(NaOH)=n(NaNO3)=n(HNO3)-n(NO2)=因此需要的氢氧化钠溶液的体积为4.答案 (1)6∶1

(2)ΔH2-ΔH1

(3)①阳极区 ②2H2O+2e-H2↑+2OH-(或2H++2e-H2↑)

(4)①> p3>p2>p1 ②50% ③0.01

解析 (1)Mo可被发烟及氢氟酸氧化为MoO2F2,本身被还原为NO2,Mo从0价升高到+6价,N从+5价降低到+4价,根据电子守恒,氧化剂与还原剂的物质的量之比为6∶1。(2)根据盖斯定律,由②×-①×,得ΔH3=ΔH2-ΔH1。(3)①MoS2被氧化为Mo

和S

,

电解池的阳极区发生氧化反应,则辉钼矿应放入电解槽的阳极区。②阴极发生还原反应,是水电离的H+得电子还原为氢气,电极反应式为2H2O+2e-H2↑+2OH-(或

2H++2e-H2↑)。(4)①由图1可知,氢气的转化率随温度升高而升高,说明温度升高平衡正向移动,即正反应为吸热反应,即该反应ΔH>0,在恒温条件下,增大压强平衡逆向移动,氢气的转化率应降低,则由图示可知p1、p2、p3由大到小的顺序为p3>p2>p1。②MoOS2(s)+4H2(g)+2Na2CO3(s)MoO(s)+2CO(g)+4H2O(g)+2Na2S(s),设A点时混合气体的总物质的量为1 mol,则H2的物质的量为0.4 mol,H2O(g)的物质的量为0.4 mol,则变化的H2的物质的量为0.4 mol,A点时H2的平衡转化率为α(H2)=

×100%=50%。

③B点时H2、CO的体积分数均为25%,则H2O(g)的体积分数为0.5,B点对应的平衡常数K=

=0.01。

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