2020年高考化学重点专练七 化学反应原理的综合应用(含答案)

重点7 化学反应原理的综合应用
【命题规律】
本专题的考查点主要是选修课本《化学反应原理》中化学反应与能量、化学反应速率和化学平衡的内容，涉及到的知识点比较多，属高频考点。

题型填空题、选择题都有，难度中等偏上。

考查的核心素养以证据推理与模型认知、宏观辨识与微观探析为主。

【备考建议】
2020年高考备考的重点仍以盖斯定律的应用、电化学知识及化学平衡常数的考查为主。

【限时检测】（建议用时：30分钟）
1.（2019·北京市朝阳区高考联考模拟）氮及其化合物的转化过程如图所示。

下列分析合理的是
A. 催化剂a表面发生了极性共价键的断裂和形成
B. N2与H2反应生成NH3的原子利用率为100%
C. 在催化剂b表面形成氮氧键时，不涉及电子转移
D. 催化剂a、b能提高反应的平衡转化率
【答案】B
【详解】A.催化剂A表面是氮气与氢气生成氨气的过程，发生的是同种元素之间非极性共价键的断裂，A 项错误；
B. N2与H2在催化剂a作用下反应生成NH3属于化合反应，无副产物生成，其原子利用率为100%，B项正确；
C. 在催化剂b表面形成氮氧键时，氨气转化为NO，N元素化合价由-3价升高到+2价，失去电子，C项错误；
D. 催化剂a、b只改变化学反应速率，不能提高反应的平衡转化率，D项错误。

2.（2019·北京市朝阳区高考联考模拟）乙烯气相直接水合反应制备乙醇：C2H4(g)+H2O(g) C2H5OH(g)。

乙烯的平衡转化率随温度、压强的变化关系如下（起始时，n(H2O)＝n(C2H4)＝1 mol，容器体积为1 L）。

下列分析不正确
．．．的是
A. 乙烯气相直接水合反应的∆H＜0
B. 图中压强的大小关系为：p1＞p2＞p3
C. 图中a点对应的平衡常数K ＝
5 16
D. 达到平衡状态a、b所需要的时间：a＞b
【答案】B
【分析】依据图像分析，在同一个压强下，随着温度的升高，乙烯平衡转化率降低，不利于平衡向正反应方向进行，可知该反应正方向为放热反应；根据C2H4(g)+H2O(g)C2H5OH(g)可知，该反应是气体分子数减小的体系，再结合平衡常数表达式及压强与温度对速率与平衡的影响作答。

【详解】A. 根据上述分析可知，乙烯气相直接水合反应为放热反应，即∆H＜0，A项正确；
B. 由方程式C2H4(g)＋H2O(g)＝C2H5OH(g)可知该反应的正反应是气体分子数减小的反应，所以增大压强，平衡正向移动，乙烯的转化率提高，因此压强关系是：p1< p2< p3< p4，B项错误；
C. 根据图示可知，起始时，n(H2O)＝n(C2H4)＝1 mol，容器体积为1 L，a点乙烯的平衡转化率为20%，则转化的乙烯的物质的量浓度为0.2mol/L，则: C2H4(g)+H2O(g)═C2H5OH(g)
开始(mol/L) 1 1 0
转化(mol/L) 0.2 0.2 0.2
平衡(mol/L) 0.8 0.8 0.2
所以K=
0.2/L
0.8/L0.8/L
mol
mol mol
=
5
16
，C项正确；
D. 增大压强，化学反应速率会加快，则反应达到平衡的时间会缩短，由上述分析可知，p2 < p3，因此达到平衡状态a、b所需要的时间：a＞b，D项正确。

3.（2019·东北育才学校科学高中部高考模拟）二氧化硫是危害最为严重的大气污染物之一,它主要来自化石燃料的燃烧,研究CO催化还原SO2的适宜条件,在燃煤电厂的烟气脱硫中具有重要价值。

Ⅰ.从热力学角度研究反应
（1）C(s)+O2(g)CO2(g) ΔH1=-393.5 kJ·mol-1
CO 2(g)+C(s)2CO(g) ΔH2=+172.5 kJ·mol-1
S(s)+O 2(g)SO2(g) ΔH3=-296.0 kJ·mol-1
写出CO 还原SO2的热化学方程式:_________________。

（2）关于CO还原SO2的反应,下列说法正确的是______。

A.在恒温恒容条件下,若反应体系压强不变,则反应已达到平衡状态
B.平衡状态时,2v正(CO)=v逆(SO2)
C.其他条件不变,增大SO2的浓度,CO的平衡转化率增大
D.在恒温恒压的容器中,向达到平衡状态的体系中充入N2,SO2的平衡转化率不变
Ⅱ．NO x的排放主要来自于汽车尾气，包含NO2和NO，有人提出用活性炭对NO x进行吸附，发生反应如下：反应a：C(s)+2NO(g)N2(g)+CO2(g) ΔH=－34.0kJ/mol
反应b：2C(s)+2NO2(g)N2(g)+2CO2(g) ΔH=－64.2kJ/mol
（3）对于反应a，在T1℃时，借助传感器测得反应在不同时间点上各物质的浓度如下：
时间(min)
0 10 20 30 40 50
浓度(mol·L-1)
NO 1.00 0.58 0.40 0.40 0.48 0.48
N20 0.21 0.30 0.30 0.36 0.36
①0~10min内，NO的平均反应速率v(NO)=___________，当升高反应温度，该反应的平衡常数
K___________(选填“增大”、“减小”或“不变”)。

②30min后，只改变某一条件，反应重新达到平衡；根据上表中的数据判断改变的条件可能是___________(填字母)。

A．加入一定量的活性炭B．通入一定量的NO
C．适当缩小容器的体积D．加入合适的催化剂
（4）①某实验室模拟反应b，在密闭容器中加入足量的C和一定量的NO2气体，维持温度为T2℃，如图为不同压强下反应b经过相同时间NO2的转化率随着压强变化的示意图。

请从动力学角度分析，1050kPa前，反应b中NO2转化率随着压强增大而增大的原因_____________；在1100kPa时，NO2的体积分数为
___________。

②用某物质的平衡分压代替其物质的量浓度也可以表示化学平衡常数(记作K p)；在T2℃、1.1×106Pa时，该反应的化学平衡常数K p=___________(计算表达式表示)；已知：气体分压(P分)=气体总压(P总)×体积分数。

【答案】（1）2CO(g)+SO2(g)2CO2(g)+S(s)ΔH=-270.0 kJ·mol-1
（2）AC
（3）①0.042mol/(L·min)减小②BC
（4）1050kPa前反应未达平衡状态，随着压强增大，反应速率加快，NO2转化率提高50%
②
2
6
2
0.40.2
()
1.2 1.2 1.110
0.6
()
1.2
⨯
⨯⨯或
2
6
11
()
36 1.110Pa
1
4
⨯
⨯⨯
【详解】
（1）CO与SO2的反应方程式为2CO＋SO2=2CO2＋S，①C(s)+O2(g)= CO2(g)，②CO2(g)+C(s) =2CO(g)，③S(s)+O2(g)= SO2(g)，因此有①－②－③得出2CO(g)＋SO2(g)=2CO2(g)＋S(s) △H=－270.0kJ·mol－1；（2）A、根据反应方程式，硫为固体，其余为气体，反应前后气体分子数之和不相等，因此当压强不再改变，说明反应达到平衡，故A正确；
B、不同物质的速率表示达到平衡，要求反应的方向一正一逆，且反应速率之比等于系数之比，即v正(CO)=2v 逆(SO2)，故B错误；
C、其他条件不变，增大SO2的浓度，增加反应物的浓度，平衡向正反应反应移动，CO的转化率增大，故C正确；
D、恒温恒压下，通入非反应气体，容器的体积增大，物质的量浓度降低，平衡向逆反应方向进行，SO2的转化率的降低，故D错误；答案为AC；
（3）①根据反应速率数学表达式，v(NO)=(1.00－0.58)mol/L÷10min=0.042mol/(L·min)；反应a和b都是放热反应，升高温度，平衡向逆反应方向进行，化学平衡常数只受温度的影响，即升高温度，平衡常数K减小；
②A、活性炭为固体，加入活性炭，不影响化学平衡，故A不符合题意；
B、通入一定量的NO，NO浓度增大，平衡向正反应方向移动，N2浓度增大，故B符合题意；
C、适当缩小容器的体积，所有气体的浓度均增大，故C符合题意；
D、加入合适的催化剂，不影响化学平衡，故D不符合题意；答案为BC；
（4）①根据示意图，1050kPa前，反应未达到平衡，随着压强增大，反应速率增大，NO2的转化率加快；假设通入1molNO2，2C(s)＋2NO2
(g) N2(g)＋2CO2(g)
起始： 1 0 0
变化：0.4 0.2 0.4
平衡：0.6 0.2 0.4 1100kPa时，NO2的体积分数为0.6mol/(0.6＋
0.2＋0.4)mol×100%=50%；
②NO2的体积分数为1/2，N2的体积分数为0.2mol/(0.6＋0.2＋0.4)mol=1/6，CO2的体积分数为1/3，
K p =
222
6262
CO N 262NO 11(1.110) 1.110P
P
361P
(1.110)2⨯⨯⨯⨯⨯=
⨯⨯=2620.40.2()1.2 1.2 1.1100.6()
1.2
⨯
⨯⨯或2611
()36 1.110Pa 1
4⨯⨯⨯。

4.（2019·山东省德州市高考联考模拟）用化学反应原理研究N 、S 元素的化合物有着重要的意义。

（1）已知：一定温度下
()()()2232SO g +O g 2SO g △H l =－196．6kJ·mol -1
()()()222NO g +O g 2NO g △H 2=－113．8kJ·mol -1
写出NO 2(g)和SO 2(g)反应生成SO 3(g)和NO(g)的热化学方程式_______________________
（2）一定温度下，分别向A 、B 容器中充入5mol NO 和2．5mol O 2，A 保持恒容，B 保持恒压。

发生反应
()()()222NO g +O g 2NO g [不考虑()()2242NO g N O g ]，起始时A 、B 的体积均为2 L 。

①下列能说明A 、B 容器均达到平衡状态的是__________。

a ．A 、B 容器的压强均不发生变化 b ．A 、B 容器中气体的
颜色均不发生变化 c ．A 、B 容器中气体的密度不再发生变化
d ．A 、B 容器中气体的平均摩尔质量不再发生变化
②T ℃时，A 、B 容器均达到平衡状态时，A 中O 2的浓度为0．5mol·L -1
，则NO 的转化率为__________，B 中反应的平衡常数K B =____________________。

（3）将一定量的SO 2和O 2通入A 容器中，测得SO 2的浓度随时间变化如图实线所示。

①ab 、bc 、cd 三段平均反应速率最大的是________；de 段平均反应速率为_________。

②仅改变某一个条件，测得SO 2的浓度随时间变化如图中虚线所示，则改变的条件是___________________________________________________________________________。

③图装置可将雾霾中的NO 、SO 2转化为(NH 4)2SO 4，则阴极的电极反应为__________。

【答案】（1）NO 2（g ）+SO 2（g ）=SO 3（g ）+NO （g ）△H=-41.4kJ •mol -1
（2）①bd ②60% 4.5
（3）①ab 0 ②加入催化剂 ③NO+6H ++5e -=NH 4+
+H 2O
【解析】（1）① 2SO 2（g ）+O 2（g ）2SO 3（g ） △H l =－196．6kJ·mol -1
② 2NO （g ）+O 2（g ）
2NO 2（g ） △H 2=－113．8kJ·mol -1
根据盖斯定律①－②得：NO 2（g ）+SO 2（g ）=SO 3（g ）+NO （g ）△H=－41.4kJ •mol -1； 答案：NO 2（g ）+SO 2（g ）=SO 3（g ）+NO （g ）△H=－41.4kJ •mol -1
（2）①变量不再发生变化，证明达到了平衡；注意A 保持恒容，B 保持恒压； a ．B 容器的压强是定值，不是变量，故不选a ；
b ．A 、B 容器中气体的颜色均不发生变化，说明NO 2的浓度不在发生变化，故选b ；
c ．A 容器中气体的密度是定值，不是变量，故不选c ；
d ．因为M=m/n ，m 是定值，n 是变量，所以平均摩尔质量是变量，故选d ； ②列A 容器中反应的三行式：
2NO （g ） + O 2（g ）
2NO 2（g ）
c （初） 2.5 1.25 0 △c 1.5 0.75 1.5 c （末） 1 0.5 1.5
则NO 的转化率：1.5100%2.5⨯=60% k=2
21.510.5
⨯=4.5 因为A 、B 容器温度相同,所以平衡常数相等； （3）①因为单位时间内变化越大反应速率越快，所以ab 段平均反应速率最大；de 段已达平衡，故平均反应速率为0；
②对于反应前后物质的量发生变化的反应来说，只是加快反应速率，并未影响平衡，应该是加入催化剂； ③阴极发生的应该是化合价降低，得电子的反应，因此NO 生成NH 4+
，三步法配平①根据化合价变化，标
明转移电子数NO+5e -=NH 4+②根据左右两边电荷守恒确定氢离子的位置和系数NO+6H ++5e -=NH 4+
③根据原子守恒确定水分子的位置和系数NO+6H ++5e -=NH 4++H 2O ；因此电极反应式为NO+6H ++5e -=NH 4+
+H 2O ；
5.（2019·北京市朝阳区高考联考模拟）以海绵铜（CuO 、Cu ）为原料制备氯化亚铜（CuCl ）的一种工艺流程如下。

（1）“溶解”过程：生成CuSO 4的反应方程式：CuO + H 2SO 4 === CuSO 4 + H 2O 、________。

（2）“吸收”过程： ① 2NO(g) + O 2(g)
2NO 2(g) ∆H = -112.6 kJ·mol -1
提高NO 平衡转化率的方法是________（写出两种）。

② 吸收NO 2的有关反应如下：
反应Ⅰ：2NO 2(g) + H 2O(l) === HNO 3(aq) + HNO 2(aq) ∆H = -116.1 kJ·mol -1 反应Ⅱ：3HNO 2(aq) === HNO 3(aq) + 2NO(g) + H 2O(l) ∆H = -75.9 kJ·mol -1 用水吸收NO 2生成HNO 3和NO 的热化学方程式是________。

（3）“电解”过程：
HNO 2为弱酸。

通过电解使HNO 3得以再生，阳极的电极反应式是________。

（4）“沉淀”过程：
①产生CuCl 的离子方程式是_________。

②加入适量Na 2CO 3，能使沉淀反应更完全，原因是_________。

（5）测定CuCl 含量：
称取氯化亚铜样品m g ，用过量的FeCl 3溶液溶解，充分反应后加入适量稀硫酸，用x mol·
L -1
的K 2Cr 2O 7溶液滴定到终点，消耗K 2Cr 2O 7溶液y mL 。

滴定时发生的离子反应：Cr 2O 72- + 6Fe 2+ + 14H + === 2Cr 3+ + 6Fe 3+
+
7H 2O 样品中CuCl （M ＝99.5 g·mol -1）的质量分数为________。

【答案】（1）324423Cu+2HNO +3H SO =3CuSO +2NO +4H O ↑
（2）①降低温度、增大压强、提高()2c O 等 ②3NO 2(g)+H 2O(g)=2HNO 3(aq)+NO(g)△H=-212.1kJ·
mol -1 （3）+-223
HNO -2e+H O=3H +NO （4）①2+-2-+
22
42Cu +SO +2Cl +2H O=2CuCl?+SO +4H
②2-3CO 消耗+H ，使()+
c H 减小，有利于生成CuCl
的反应正向进行 （5）
0.597xy
×100%m
【分析】海绵铜（CuO 、Cu ）中CuO 与稀硫酸反应转化为硫酸铜，因硝酸在酸性条件下具有氧化性，会将Cu 氧化为铜离子，最终生成硫酸铜，二氧化硫具有还原性，再讲铜离子还原为氯化亚铜；NO 合理利用经过氧化与电解过程得到硝酸，据此分析作答。

【详解】（1）“溶解”过程除了氧化铜溶于稀硫酸过程，Cu 在酸性条件下与硝酸会发生氧化还原反应，其化学方程式为：
324423Cu+2HNO +3H SO =3CuSO +2NO +4H O ↑，故答案为：
324423Cu+2HNO +3H SO =3CuSO +2NO +4H O ↑；
（2）① 2NO(g) + O 2(g)
2NO 2(g) ∆H = -112.6 kJ·mol -1，该反应正向是气体体积分数减小的放热反应，
则提高NO 平衡转化率的方法可以为：降低温度、增大压强、提高()2c O 等（任写两种即可）；
②根据盖斯定律可知，
1
2
（反应Ⅰ×
3+反应Ⅱ）得到用水吸收NO 2生成HNO 3和NO 的热化学方程式为：3NO 2(g)+H 2O(g)=2HNO 3(aq)+NO(g) △H=-1
2
[-116.1 kJ·mol -1×3+(-75.9 kJ·mol -1)]=-212.1kJ·mol -1，故答案
为：3NO 2(g)+H 2O(g)=2HNO 3(aq)+NO(g)△H=-212.1kJ·
mol -1； （3）电解过程中，阳极HNO 2发生失电子的氧化反应生成硝酸，其电极反应式为+-223HNO -2e+H O=3H +NO ；
（4）①铜离子与二氧化硫发生氧化还原反应生成氯化亚铜，其离子方程式为：
2+-2-+
2242Cu +SO +2Cl +2H O=2CuCl +SO +4H ↓；
②生成氯化亚铜沉淀的方程式为：2+-2-+
2242Cu +SO +2Cl +2H O=2CuCl +SO +4H ↓，反应中有硫酸生成，
加入适量Na 2CO 3，其中2-3CO 消耗+H ，使()+
c H
减小，有利于生成CuCl 的反应正向进行；
（5）氯化亚铜与氯化铁发生反应：Fe 3++CuCl ＝Fe 2++Cu 2++Cl -，加入K 2Cr 2O 7溶液，发生反应：
6Fe 2++Cr 2O 72-+14H +＝6Fe 3++2Cr 3++7H 2O ，反应的关系式为 6CuCl ～6Fe 2+～Cr 2O 72- 6 1
n xy×10-3mol n=6xy×10-3mol
m （CuCl ）=99.
5g/mol×6xy×10-3mol=0.597xy g 则样品中CuCl 的质量分数为
0.597xy
100%m
⨯。

6.（2019·黑龙江省大庆一中高考模拟）十九大报告指出：“坚持全民共治、源头防治，持续实施大气污染防治行动，打赢蓝天保卫战！”以NO x 为主要成分的雾霾的综合治理是当前重要的研究课题。

Ⅰ．汽车尾气中的NO (g)和CO (g)在一定条件下可发生如下反应： 反应①2NO (g)+ 2CO (g) ⇌ N 2(g) + 2CO 2(g) ΔH 1。

（1）已知：反应②N 2(g)+O 2(g) ⇌ 2NO (g) ΔH 2= +180.5 kJ·mol -1，CO 的燃烧热为283.0 kJ·mol -1，则ΔH 1=____。

（2）在密闭容器中充入5molCO 和4molNO ，发生上述反应①，图1为平衡时NO 的体积分数与温度、压强的关系。

①温度：T1____T2(填“＜”或“＞”) 。

②若在D点对反应容器升温的同时扩大体积使体系压强减小，重新达到的平衡状态可能是图中A~G点中的____点。

（3）某研究小组探究催化剂对CO、NO转化的影响。

将NO和CO以一定的流速通过两种不同的催化剂进行反应，相同时间内测量逸出气体中NO含量，从而确定尾气脱氮率(脱氮率即NO的转化率)，结果如图2所示。

若低于200℃，图2中曲线Ⅰ脱氮率随温度升高而变化不大的主要原因为______；a点_____(填“是”或“不是”)对应温度下的平衡脱氮率，说明其理由______。

II．N2O是一种强温室气体，且易形成颗粒性污染物，研究N2O的分解对环境保护有重要意义。

（4）碘蒸气存在能大幅度提高N2O的分解速率，反应历程为：
第一步I2(g) ⇌ 2I(g) (快反应)
第二步I(g)+N2O(g) → N2(g)+IO(g) (慢反应)
第三步IO(g)+N2O(g) → N2(g)+O2(g)+I2(g) (快反应)
实验表明，含碘时N2O分解速率方程v = k·c(N2O)·[c(I2)]0.5(k为速率常数)。

下列表述正确的是____。

A．I2浓度与N2O分解速无关B．第二步对总反应速率起决定作用
C．第二步活化能比第三步小D．IO为反应的中间产物
【答案】（1）-746.5kJ/mol
（2）①＞②A
（3）温度较低时，催化剂的活性偏低不是该反应为放热反应，根据线II可知，a点对温度的平衡脱氮率应该更高
（4）BD
【解析】
（1）CO燃烧热的△H1=-283.0kJ•mol-l，热化学方程式为：①CO(g)+1
2
O2(g)=CO2(g) △H1=-283.0kJ•mol-l，
②N2(g)+O2(g)⇌2NO(g)△H2=+180.5kJ•mol-1，根据盖斯定律，将①×2-②得：2NO(g)+2CO(g)⇌N2(g)+2CO2(g)△H=-746.5kJ/mol，故答案为：-746.5kJ/mol；
（2）①根据反应2CO(g)+2NO(g)⇌N2(g)+2CO2(g)△H=-746.5kJ•mol-1，升高温度，平衡逆向移动，所以NO 的体积分数会增大，即T1＞T2，故答案为：＞；
②若在D点对反应容器升温的同时扩大体积使体系压强减小，则平衡会逆向移动，NO的体积分数增加，重新达到的平衡状态可能是图中A点，故答案为：A。

（3）根据图像可知，温度较低时，催化剂的活性偏低，因此温度低于200℃，曲线Ⅰ脱氮率随温度升高变化不大；a点不是对应温度下的平衡脱氮率，因为该反应为放热反应，根据线II可知，a点对温度的平衡脱氮率应该更高，故答案为：温度较低时，催化剂的活性偏低；不是；该反应为放热反应，根据线II可知，a 点对温度的平衡脱氮率应该更高；
（4）A．N2O分解反应中，实验表明，含碘时N2O分解速率方程v=k•c(N2O)•[c(I2)]0.5(k为速率常数)，和碘蒸气有关，故A错误；B．第二步I(g)+N2O(g)→N2(g)+IO(g)(慢反应)，在整个反应过程中起到决定性作用，故B正确；C．第二步反应慢说明活化能比第三步大，故C错误；D．第一步I2(g)⇌2I(g)(快反应)，第二步I(g)+N2O(g)→N2(g)+IO(g)(慢反应)，第三步IO(g)+N2O(g)→N2(g)+O2(g)+H(g)(快反应)，过程中IO为反应的中间产物，故D正确；故答案为：BD。