全国备战高考化学化学反应原理综合考查的综合备战高考模拟和真题汇总
全国备战高考化学化学反应原理综合考查的综合备战高考真题汇总附详细答案
全国备战高考化学化学反应原理综合考查的综合备战高考真题汇总附详细答案一、化学反应原理综合考查1.碳、氮及其化合物在化工生产和国防工业中具有广泛应用。
请回答:(1)科学家研究利用某种催化剂,成功实现将空气中的碳氧化合物和氮氧化合物转化为无毒的大气循环物质。
已知:①N 2(g)+O2(g)2NO(g) ΔH1=+180kJ·mol−1②NO 2(g)+CO(g)NO(g)+CO2(g) ΔH2=-235kJ·mol−1③2NO(g)+O 2(g)2NO2(g) ΔH3=-112kJ·mol−1则反应2NO(g)+2CO(g)N 2(g)+2CO2(g)的ΔH=__kJ·mol−1,有利于提高CO平衡转化率的条件是__(填标号)。
A.高温低压 B.低温高压 C.高温高压 D.低温低压某温度下,在体积为2L的容器中加入2molNO、2molCO,达到平衡时CO的转化率是50%,其平衡常数为__。
(2)在密闭容器中充入10molCO和8molNO,发生反应,如下图为平衡时NO的体积分数与温度,压强的关系。
①由图判断,温度T1__T2(填“低于”或“高于”),理由是__?升高温度时,下列关于该反应的平衡常数(K)和速率(v)的叙述正确的是__填标号)。
A.K、V均增加 B.K增加,v减小C.K减小,V增加 D.K、V均减小②压强为20MPa、温度为T2下,若反应进行到10min达到平衡状态,容器的体积为2L,则此时CO的转化率=__,用CO2的浓度变化表示的平均反应速率v(CO2)=__,该温度下,如图所示A、B、C对应的p A(CO2)、p B(CO2)、p C(CO2)从大到小的顺序为__。
③若在D点对反应容器降温的同时缩小体积至体系压强增大,重新达到的平衡状态可能是图中A~G点中的__点。
(3)用活化后的V2O5作催化剂,氨气将NO还原成N2的一种反应历程如图所示。
备战高考化学专题复习化学反应原理综合考查的综合题含答案
备战高考化学专题复习化学反应原理综合考查的综合题含答案一、化学反应原理综合考查1.氨催化氧化是硝酸工业的基础,氦气在Pt催化剂作用下发生主反应Ⅰ和副反应Ⅱ:Ⅰ.4NH 3(g)+5O2(g)4NO(g)+6H2O(g)△H1=-905 kJ/molⅡ.4NH 3(g)+3O2(g)2N2(g)+6H2O(g)△H2(1)已知:NO O2N2物质中断裂1mol化学键需要的能量/kJ629496942则△H2=___________。
(2)以Pt为催化剂,在1L密闭容器中充入1mol NH3和2mol O2,测得有关物质的量与温度的关系如下图:①该催化剂在高温时对反应__________更有利(填“Ⅰ”或“Ⅱ”)。
②520℃时,NH3的转化率为____________。
③520℃时,反应Ⅱ的平衡常数K=________(数字计算式)。
④下列说法正确的是____________(填标号)。
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⑤温度高于840℃时,NO的物质的量减少的原因可能是____________。
(3)在有氧条件下,新型催化剂M能催化NH3与NO x反应生成N2。
①NH3与NO2生成N2的反应中,当生成1mol N2时,转移的电子数为___________mol。
②将一定比例的O2、NH3和NO x的混合气体,匀速通入装有催化剂的反应器中反应。
反应相同时间NO x的去除率随反应温度的变化曲线如下图所示,在50-250℃范围内随着温度的升高,NO x的去除率先迅速上升后上升缓慢的主要原因是_______________。
【答案】-1265kJ/mol160%26430.20.90.4 1.45⨯⨯AD催化剂失去活性、有其他副反应发生、生成NO的反应为放热反应温度升高生成NO的转化率降低247迅速上升段是催化剂活性随温度升高增大与温度升高共同使NO x去除反应速率迅速增大;上升缓慢段主要是温度升高引起的NO x去除反应速率增大【解析】【分析】(1)利用盖斯定律和△H=反应物总键能-生成物总键能计算;(2)①由图可知,该催化剂在高温时,生成的NO物质的量远大于氮气的;②根据图示A点计算出两个反应消耗氨气的量,再计算转化率;③利用A点,计算出两个反应后剩余的氨气,氧气,生成的水和N2,再根据平衡常数公式计算;④A.工业上氨催化氧化生成NO时,根据图示可知840℃生成NO最多,故A正确;B.增大NH3和O2的初始投料比可以降低NH3转化率,提高氧气转化率,故B错误;C.投料比不变,增加反应物的浓度可以看成增大压强,不利于向体积增大的方向进行,因此降低NH3生成NO的平衡转化率,故C错误;D.使用催化剂时,可降低反应的活化能,加快其反应速率,故D正确;⑤温度高于840℃时,NO的物质的量减少的原因可能是催化剂失去活性、有其他副反应发生、生成NO的反应为放热反应温度升高生成NO的转化率降低;(3)①8NH3+6NO2=7N2+12H2O根据方程式判断;②在50-250℃范围内随着温度的升高,NO x的去除率先迅速上升后上升缓慢的主要原因是迅速上升段是催化剂活性随温度升高增大与温度升高共同使NO x去除反应速率迅速增大;上升缓慢段主要是温度升高引起的NO x去除反应速率增大;【详解】(1)盖斯定律:Ⅰ-Ⅱ得2N 2(g)+2O24NO(g) △H= △H1- △H2=-905-△H2kJ/mol;△H=反应物总键能-生成物总键能=2×942 kJ/mol +2×496 kJ/mol -4×629 kJ/mol =360kJ/mol;所以:△H2=△H1- △H==-905 kJ/mol -360 kJ/mol =-1265kJ/mol ;答案:-1265kJ/mol(2)①由图可知,该催化剂在高温时,生成的NO物质的量远大于氮气的,故该催化剂在高温下选择反应I;答案:Ⅰ②520℃时, 4NH 3(g)+5O2 4NO(g)+6H2O(g)变化(mol ): 0.2 0.25 0.2 0.34NH 3(g)+3O2(g) 2N2(g)+6H2O(g)变化(mol ):0.4 0.3 0.2 0.6NH3的转化率为0.20.41+×100%=60%答案:60%③在 1L 密闭容器中充入 1mol NH3和 2mol O2,520℃平衡时n(NO)=n(N2)=0.2mol,则:4NH 3(g)+5O2 4NO(g)+6H2O(g)变化(mol ):0.2 0.25 0.2 0.34NH 3(g)+3O2(g)=2N2(g)+6H2O(g)变化(mol ):0.4 0.3 0.2 0.6故平衡时,n(NH3)=1mol-0.2mol-0.4mol=0.4mol,n(O2)=2mol-0.25mol-0.3mol=1.45mol,n(H2O)=0.3mol+0.6mol=0.9mol,由于容器体积为1L,利用物质的量代替浓度计算平衡常数K=2643 0.20.9 0.4 1.45⨯⨯答案:2643 0.20.9 0.4 1.45⨯⨯④A.工业上氨催化氧化生成NO时,根据图示可知840℃生成NO最多,故A正确;B.增大NH3和O2的初始投料比可以降低NH3转化率,提高氧气转化率,故B错误;C.投料比不变,增加反应物的浓度可以看成增大压强,不利于向体积增大的方向进行,因此降低NH3生成NO的平衡转化率,故C错误;D.使用催化剂时,可降低反应的活化能,加快其反应速率,故D正确;答案:AD⑤温度高于840℃时,NO的物质的量减少的原因可能是催化剂失去活性、有其他副反应发生、生成NO的反应为放热反应温度升高生成NO的转化率降低;答案:催化剂失去活性、有其他副反应发生、生成NO的反应为放热反应温度升高生成NO 的转化率降低(3)①8NH3+6NO2=7N2+12H2O生成N2的反应中,当生成1mol N2时,转移的电子数为247mol;答案:24 7②反应相同时间NO x的去除率随反应温度的变化曲线如下图所示,在50-250℃范围内随着温度的升高,NO x的去除率先迅速上升后上升缓慢的主要原因是迅速上升段是催化剂活性随温度升高增大与温度升高共同使NO x去除反应速率迅速增大;上升缓慢段主要是温度升高引起的NO x去除反应速率增大;答案:迅速上升段是催化剂活性随温度升高增大与温度升高共同使NO x去除反应速率迅速增大;上升缓慢段主要是温度升高引起的NO x去除反应速率增大本题难点是图象分析应用,易错点平衡常数的计算,注意三段式法在平衡计算中的应用。
2020-2021全国备战高考化学化学反应原理综合考查的综合备战高考模拟和真题汇总
2020-2021全国备战高考化学化学反应原理综合考查的综合备战高考模拟和真题汇总一、化学反应原理综合考查1.近年全球气候变暖,造成北极冰川大面积融化,其罪魁之一就是CO2,如何吸收大气中的CO2,变废为宝,是当今化学研究的主题之一。
I.二甲醚可用作溶剂、冷冻剂喷雾剂等,科学家提出利用CO2和H2合成二甲醚,反应原理为2CO 2(g)+6H2(g) CH3OCH3(g)+3H2O(g) ∆H(1)已知:①H 2O(g)+CO(g)CO2(g)+H2(g) △H1=+42kJ/mol②CH 3OCH3(g)+H2O(g)2CH3OH(g) ∆H2=+24.52kJ/mol③CH 3OH(g)CO(g)+2H2(g) ∆H3=+90.73kJ/mol则∆H=__kJ/mol。
(2)一定温度下,在一个2L的密闭容器中充入2molCO2和6molH2发生上述反应,经过5min反应达到平衡,此时容器中压强与起始压强之比为3:4,则用CH3OCH3表示的平均反应速率为__,H2的转化率为___;此时若向体系中再加入2molCO2和1.5molH2O(g),平衡__移动(填正向、逆向、不)。
(3)对于恒温恒容条件下进行的反应①,下列说法能说明反应已达平衡的是__。
A.混合气体密度不发生改变B.混合气体的平均相对分子质量不再发生改变C.v(CO)正=v(H2)逆D.n(CO)与n(H2)的比值不变(4)一定温度下,密闭容器中进行的反应③,测得平衡时混合物中某物质的体积分数在不同压强下随温度的变化如图所示,则纵坐标表示的物质是__,压强P1_P2(填>、<)。
II.工业锅炉长期煮烧会形成锅垢(主要成分CaSO4、Mg(OH)2),必须定期除去。
(5)CaSO4微溶于水和酸,可加入氢氧化钠并通入CO2使转化为CaCO3,然后加酸浸泡除去,反应的离子方程式为CaSO4+CO32-=CaCO3+SO42-,室温下,该反应的化学平衡常数为__(室温下,K sp(CaCO3)=3×10-9,K sp(CaSO4)=9×10-6)。
备战高考化学化学反应原理综合考查的综合复习含答案
备战高考化学化学反应原理综合考查的综合复习含答案一、化学反应原理综合考查1.近年全球气候变暖,造成北极冰川大面积融化,其罪魁之一就是CO2,如何吸收大气中的CO2,变废为宝,是当今化学研究的主题之一。
I.二甲醚可用作溶剂、冷冻剂喷雾剂等,科学家提出利用CO2和H2合成二甲醚,反应原理为2CO 2(g)+6H2(g) CH3OCH3(g)+3H2O(g) ∆H(1)已知:①H 2O(g)+CO(g)CO2(g)+H2(g) △H1=+42kJ/mol②CH 3OCH3(g)+H2O(g)2CH3OH(g) ∆H2=+24.52kJ/mol③CH 3OH(g)CO(g)+2H2(g) ∆H3=+90.73kJ/mol则∆H=__kJ/mol。
(2)一定温度下,在一个2L的密闭容器中充入2molCO2和6molH2发生上述反应,经过5min反应达到平衡,此时容器中压强与起始压强之比为3:4,则用CH3OCH3表示的平均反应速率为__,H2的转化率为___;此时若向体系中再加入2molCO2和1.5molH2O(g),平衡__移动(填正向、逆向、不)。
(3)对于恒温恒容条件下进行的反应①,下列说法能说明反应已达平衡的是__。
A.混合气体密度不发生改变B.混合气体的平均相对分子质量不再发生改变C.v(CO)正=v(H2)逆D.n(CO)与n(H2)的比值不变(4)一定温度下,密闭容器中进行的反应③,测得平衡时混合物中某物质的体积分数在不同压强下随温度的变化如图所示,则纵坐标表示的物质是__,压强P1_P2(填>、<)。
II.工业锅炉长期煮烧会形成锅垢(主要成分CaSO4、Mg(OH)2),必须定期除去。
(5)CaSO4微溶于水和酸,可加入氢氧化钠并通入CO2使转化为CaCO3,然后加酸浸泡除去,反应的离子方程式为CaSO4+CO32-=CaCO3+SO42-,室温下,该反应的化学平衡常数为__(室温下,K sp(CaCO3)=3×10-9,K sp(CaSO4)=9×10-6)。
全国各地备战高考化学分类:化学反应原理综合考查综合题汇编含答案
全国各地备战高考化学分类:化学反应原理综合考查综合题汇编含答案一、化学反应原理综合考查1.碳、氮及其化合物在化工生产和国防工业中具有广泛应用。
请回答:(1)科学家研究利用某种催化剂,成功实现将空气中的碳氧化合物和氮氧化合物转化为无毒的大气循环物质。
已知:①N 2(g)+O2(g)2NO(g) ΔH1=+180kJ·mol−1②NO 2(g)+CO(g)NO(g)+CO2(g) ΔH2=-235kJ·mol−1③2NO(g)+O 2(g)2NO2(g) ΔH3=-112kJ·mol−1则反应2NO(g)+2CO(g)N 2(g)+2CO2(g)的ΔH=__kJ·mol−1,有利于提高CO平衡转化率的条件是__(填标号)。
A.高温低压 B.低温高压 C.高温高压 D.低温低压某温度下,在体积为2L的容器中加入2molNO、2molCO,达到平衡时CO的转化率是50%,其平衡常数为__。
(2)在密闭容器中充入10molCO和8molNO,发生反应,如下图为平衡时NO的体积分数与温度,压强的关系。
①由图判断,温度T1__T2(填“低于”或“高于”),理由是__?升高温度时,下列关于该反应的平衡常数(K)和速率(v)的叙述正确的是__填标号)。
A.K、V均增加 B.K增加,v减小C.K减小,V增加 D.K、V均减小②压强为20MPa、温度为T2下,若反应进行到10min达到平衡状态,容器的体积为2L,则此时CO的转化率=__,用CO2的浓度变化表示的平均反应速率v(CO2)=__,该温度下,如图所示A、B、C对应的p A(CO2)、p B(CO2)、p C(CO2)从大到小的顺序为__。
③若在D点对反应容器降温的同时缩小体积至体系压强增大,重新达到的平衡状态可能是图中A~G点中的__点。
(3)用活化后的V2O5作催化剂,氨气将NO还原成N2的一种反应历程如图所示。
测得该反应的平衡常数与温度的关系为1gK=5.08+217.5/T,该反应是__反应(填“吸热”或“放热”)。
全国备战高考化学化学反应原理综合考查的综合备战高考真题汇总含详细答案
全国备战高考化学化学反应原理综合考查的综合备战高考真题汇总含详细答案一、化学反应原理综合考查1.2CO 和4CH 是两种主要的温室气体,以4CH 和2CO 为原料制造更高价值的化学产品是用来缓解温室效应的研究方向,回答下列问题:(1)工业上42CH H O -催化重整是目前大规模制取合成气(CO 和H 2混合气称为合成气)的重要方法,其原理为:反应Ⅰ:422CH (g)H O(g)CO(g)3H (g)++垐?噲?;11206.4kJ mol H -∆=+⋅反应Ⅱ:222CO(g)H O(g)CO (g)H (g)++ƒ;1241kJ mol H -∆=-⋅4CH (g)和2H O(g)反应生成2CO (g)和2H (g)的热化学方程式是___________________。
(2)将1 mol 4CH (g)和1 mol 2H O(g)加入恒温恒压的密闭容器中(温度298K 、压强100kPa ),发生反应Ⅰ,不考虑反应Ⅱ的发生,该反应中,正反应速率()()42p CH p H O v k =⨯⨯正正,p 为分压(分压=总压×物质的量分数),若该条件下4114.510kPa s k ---=⨯⋅正,当4CH 分解20%时,v =正__________kPa ∙s -1。
(3)将2CO 和4CH 在一定条件下反应可制得合成气,在1 L 密闭容器中通入4CH 与2CO ,使其物质的量浓度均为11.0mol L -⋅,在一定条件下发生反应:422CH (g)CO (g)2CO(g)2H (g)++垐?噲?,测得CH 4的平衡转化率与温度及压强的关系如下图所示:①压强1P 、2P 、3P 、4P 由小到大的关系为_________。
②对于气相反应,用某组分(B )的平衡压强p (B )代替物质的量浓度c (B )也可表示平衡常数(记作p K ),如果4P 2MPa =,求x 点的平衡常数p K =________________(用平衡分压代替平衡浓度计算)。
全国备战高考化学化学反应原理综合考查的综合备战高考模拟和真题汇总含详细答案
全国备战高考化学化学反应原理综合考查的综合备战高考模拟和真题汇总含详细答案一、化学反应原理综合考查1.CH4超干重整CO2技术可得到富含CO的化工原料。
回答下列问题:(1)CH4超干重整CO2的催化转化如图所示:①已知相关反应的能量变化如图所示:过程Ⅰ的热化学方程式为________。
②关于上述过程Ⅱ的说法不正确的是________(填序号)。
a.实现了含碳物质与含氢物质的分离b.可表示为CO2+H2=H2O(g)+COc.CO未参与反应d.Fe3O4、CaO为催化剂,降低了反应的ΔH③其他条件不变,在不同催化剂(Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ)作用下,反应CH4(g)+CO2(g)=2CO (g)+2H2(g)进行相同时间后,CH4的转化率随反应温度的变化如图所示。
a点所代表的状态________(填“是”或“不是”)平衡状态;b点CH4的转化率高于c点,原因是________。
(2)在一刚性密闭容器中,CH4和CO2的分压分别为20kPa、25kPa,加入Ni/α-Al2O3催化剂并加热至1123K使其发生反应CH4(g)+CO2(g)=2CO(g)+2H2(g)。
①研究表明CO的生成速率υ(CO)=1.3×10-2·p(CH4)·p(CO2)mol·g-1·s-1,某时刻测得p(CO)=20kPa,则p(CO2)=________kPa,υ(CO)=________mol·g-1·s-1。
②达到平衡后测得体系压强是起始时的1.8倍,则该反应的平衡常数的计算式为K p=________(kPa)2。
(用各物质的分压代替物质的量浓度计算)(3)CH4超干重整CO2得到的CO经偶联反应可制得草酸(H2C2O4)。
常温下,向某浓度的草酸溶液中加入一定浓度的NaOH溶液,所得溶液中()()2-22424c H C O=c C O,则此时溶液的pH=________。
2020-2021全国备战高考化学化学反应原理的综合备战高考模拟和真题分类汇总附答案
2020-2021全国备战高考化学化学反应原理的综合备战高考模拟和真题分类汇总附答案一、化学反应原理1.某校化学课外兴趣小组为了探究影响化学反应速率的因素,做了以下实验。
(1)用三支试管各取5.0 mL、0.01 mol·L-1的酸性KMnO4溶液,再分别滴入0.1 mol·L-1 H2C2O4溶液,实验报告如下。
①实验1、3研究的是_________对反应速率的影响。
②表中V=_________mL。
(2)小组同学在进行(1)中各组实验时,均发现该反应开始时很慢,一段时间后速率会突然加快。
对此该小组的同学展开讨论:①甲同学认为KMnO4与H2C2O4的反应放热,温度升高,速率加快。
②乙同学认为随着反应的进行,因_________,故速率加快。
(3)为比较Fe3+、Cu2+对H2O2分解的催化效果,该小组的同学又分别设计了如图甲、乙所示的实验。
回答相关问题:①装置乙中仪器A的名称为_________。
②定性分析:如图甲可通过观察反应产生气泡的快慢,定性比较得出结论。
有同学提出将CuSO4溶液改为CuCl2溶液更合理,其理由是____________________________________。
③定量分析:如图乙所示,实验时以收集到40 mL气体为准,忽略其他可能影响实验的因素,实验中需要测量的数据是_______________。
【答案】温度 4.0产物Mn2+可能对该反应具有催化作用分液漏斗控制阴离子相同,排除阴离子的干扰收集40mL气体所需时间【解析】【分析】(1)①、②作对比实验分析,其他条件相同时,只有一个条件的改变对反应速率的影响;(2)探究反应过程中反应速率加快的原因,一般我们从反应放热,温度升高,另一个方面从反应产生的某种物质可能起到催化作用;(3)比较Fe3+、Cu2+对H2O2分解的催化效果,阳离子不同,尽量让阴离子相同,减少阴离子不同造成的差别,催化效果可以从相同时间内收集气体体积的多少或者从收集相同体积的气体,所需时间的长短入手。
全国高考化学化学反应原理的综合高考模拟和真题分类汇总及答案
全国高考化学化学反应原理的综合高考模拟和真题分类汇总及答案一、化学反应原理1.钛白粉(TiO2)是重要的白色颜料,LiFePO4是锂离子电池的正极材料。
一种利用钛铁矿( 主要成分为FeTiO3和少量Fe2O3 )进行钛白粉和LiFePO4的联合生产工艺如下图所示:回答下列问题:(1) LiFePO4中Fe的化合价是_______________________。
(2)钛铁矿“酸溶”前需要进行粉碎,粉碎的目的是__________________________________。
(3)用离子方程式表示操作I加入铁粉的目的:__________________________。
操作II为一系列操作,名称是加热浓缩、冷却结晶、过滤,其中用到的陶瓷仪器的名称是___________。
(4)TiO2+易水解,则其水解的离子方程式为______________________;“转化”利用的是TiO2+的水解过程,需要对溶液加热,加热的目的是________________________________。
(5)“沉铁”的的是使Fe3+生成FePO4,当溶液中c(PO43-)= 1.0×10-17mol/L时可认为Fe3+沉淀完全,则溶液中Fe3+沉淀完全时的c(Fe3+)=_______mol/L[已知:该温度下,K sp(FePO4)=1.0×10-22]。
(6)由“沉铁”到制备LiFePO4的过程中,所需17% H2O2溶液与草酸( H2C2O4)的质量比是_____。
【答案】+2 增加钛铁矿与硫酸按触面积,增大酸溶速率2H++Fe==H 2↑+Fe2+、Fe+2Fe3+==3Fe2+蒸发皿 TiO2++2H2O TiO(OH)2+2H+促进水解( 或加快水解反应速率) 1.0×10-5 20:9【解析】【分析】钛铁矿[主要成分为钛酸亚铁(FeTiO)3,含有少量Fe2O3]加硫酸溶解生成TiO2+和Fe3+、Fe2+,加入铁还原铁离子:2Fe3++Fe=3Fe2+,得到硫酸亚铁和TiOSO4,对溶液蒸发浓缩、冷却结晶,过滤得到绿矾晶体和TiOSO4溶液,将TiOSO4溶液加热,促进TiO2+的水解生成TiO(OH)2,TiO2++2H2O=TiO(OH)2+2H+,分解得到钛白粉(TiO2);将绿矾与过氧化氢、H3PO4混合沉铁:2Fe2++H2O2+2H3PO4=2FePO4↓+2H2O+4H+,将得到的FePO4与草酸、Li2CO3焙烧生成锂离子电池的正极材料LiFePO4。
全国备战高考化学化学反应原理的综合备战高考真题汇总及答案
全国备战高考化学化学反应原理的综合备战高考真题汇总及答案一、化学反应原理1.三草酸合铁酸钾K 3[Fe(C 2O 4)3]·3H 2O 是一种绿色晶体,易溶于水,难溶于乙醇等有机溶剂,光照或受热易分解。
实验室要制备K 3[Fe(C 2O 4)3]·3H 2O 并测定2-24C O 的含量。
请回答下列相关问题。
I .FeC 2O 4·2H 2O 的制备向烧杯中加入5.0g(NH 4)2Fe(SO 4)2·6H 2O 、15mL 蒸馏水、1mL3moL/L 的硫酸,加热溶解后加入25mL 饱和H 2C 2O 4溶液,继续加热并搅拌一段时间后冷却,将所得FeC 2O 4·2H 2O 晶体过滤、洗涤。
(1)制备FeC 2O 4·2H 2O 时,加入3mol /L 硫酸的作用是________________________。
II .K 3[Fe(C 2O 4)3]·3H 2O 的制备向I 中制得的FeC 2O 4·2H 2O 晶体中加入10mL 饱和K 2C 2O 4溶液,水浴加热至40℃,缓慢加入过量3%的H 2O 2溶液并不断搅拌,溶液中产生红褐色沉淀,H 2O 2溶液完全加入后将混合物加热煮沸一段时间,然后滴加饱和H 2C 2O 4溶液使红褐色沉淀溶解。
向溶液中再加入10mL 无水乙醇,过滤、洗涤、干燥。
(2)制备过程中有两个反应会生成K 3[Fe(C 2O 4)3],两个化学方程式依次是:______________________、2Fe(OH)3+3K 2C 2O 4+3H 2C 2O 4=2K 3[Fe(C 2O 4)3]+6H 2O 。
(3)H 2O 2溶液完全加入后将混合物加热煮沸一段时间的目的是______________________。
III .2-24C O 含量的测定称取0.22g Ⅱ中制得的K 3[Fe(C 2O 4)3]·3H 2O 晶体于锥形瓶中,加入50mL 蒸馏水和15mL3mol /L 的硫酸,用0.02000mol /L 的标准KMnO 4溶液滴定,重复3次实验平均消耗的KMnO 4溶液体积为25.00mL 。
全国备战高考化学化学反应原理综合考查的综合备战高考模拟和真题分类汇总附详细答案
全国备战高考化学化学反应原理综合考查的综合备战高考模拟和真题分类汇总附详细答案一、化学反应原理综合考查1.(15分)甲烷水蒸气催化重整(SMR)是传统制取富氢混合气的重要方法,具有工艺简单、成本低等优点。
回答下列问题:(1)已知1000 K时,下列反应的平衡常数和反应热:①CH 4(g)C(s)+2H2(g) K1=10.2 ΔH1②2CO(g)C(s)+CO 2(g) K2=0.6 ΔH2③CO(g)+H 2O(g)CO2(g)+H2(g) K3=1.4 ΔH3④CH 4(g)+2H2O(g)CO2(g)+4H2(g) K4 ΔH4(SMR)则1000 K时,K4=____________;ΔH4=_________(用ΔH1、ΔH2、ΔH3来表示)。
(2)在进入催化重整装置前,先要对原料气进行脱硫操作,使其浓度为0.5 ppm以下。
脱硫的目的为______________。
(3)下图为不同温度条件下电流强度对CH4转化率的影响。
由图可知,电流对不同催化剂、不同温度条件下的甲烷水蒸气催化重整反应均有着促进作用,则可推知ΔH4____0(填“>”或“<”)。
(4)下图为不同温度条件下6小时稳定测试电流强度对H2产率的影响。
由图可知,随着温度的降低,电流对H2产率的影响作用逐渐____________(填“增加”“减小”或“不变”),600 ℃时,电流对三种催化剂中的____________(用图中的催化剂表示式回答)影响效果最为显著,当温度高于750 ℃时,无论电流强度大小,有无催化剂,H 2产率趋于相同,其原因是______________。
(5)我国科学家对甲烷和水蒸气催化重整反应机理也进行了广泛研究,通常认为该反应分两步进行。
第一步:CH 4催化裂解生成H 2和碳(或碳氢物种),其中碳(或碳氢物种)吸附在催化剂上,如CH 4→C ads /[C(H)n ]ads +(2–2n)H 2;第二步:碳(或碳氢物种)和H 2O 反应生成CO 2和H 2,如C ads /[C(H)n ]ads +2H 2O→CO 2 +(2+2n)H 2。
全国高考化学化学反应原理综合考查的综合高考模拟和真题分类汇总
全国高考化学化学反应原理综合考查的综合高考模拟和真题分类汇总一、化学反应原理综合考查1.Cr、S等元素的化合物常会造成一些环境问题,科研工作者正在研究用各种化学方法来消除这些物质对环境的影响。
(1)还原沉淀法是处理含铬(Cr2O72−和CrO42−)工业废水的常用方法,过程如下:①已知:常温下,初始浓度为1.0 mol·L−1的Na2CrO4溶液中c(Cr2O72−)随c(H+)的变化如图所示。
则上述流程中CrO42-转化为Cr2O72-的离子方程式为______________________。
②还原过程中氧化剂与还原剂的物质的量之比为__________。
③Cr3+与Al3+的化学性质相似,对CrCl3溶液蒸干并灼烧,最终得到的固体的化学式为____________。
④常温下,Ksp[Cr(OH)3]=1.0×10-32,欲使处理后废水中的c(Cr3+)降至1.0×10-5mol·L−1(即沉淀完全),应调节至溶液的pH=_____。
(2)“亚硫酸盐法”吸收烟中的SO2①将烟气通入1.0mol/L 的Na2SO3溶液,当Na2SO3恰好完全反应时,溶液pH约为3,此时,溶液中各种离子浓度由大到小的顺序为_________(用离子浓度符号和“>”号表示)。
②室温下,将烟道气通入(NH4)2SO3溶液中,测得溶液pH与含硫组分物质的量分数的变化关系如图所示。
已知部分弱电解质的电离常数(25℃)如下:电解质电离常数H2SO3K a1=1.54×10-2 K a2=1.02×10-7NH 3·H 2O K b =1.74×10-5(i )(NH 4)2SO 3溶液呈____(填“酸”、“碱”或“中”)性,其原因是_________________。
(ii )图中b 点时溶液pH=7,则n(NH 4+):n(HSO 3- )=_________。
全国备战高考化学化学反应原理综合考查的综合备战高考真题汇总含答案解析
全国备战高考化学化学反应原理综合考查的综合备战高考真题汇总含答案解析一、化学反应原理综合考查1.中国是世界上最大的钨储藏国,超细钨粉是生产硬质合金所必须的原料。
(1)工业上可以采用铝热还原法生产钨铁合金,已知:①WO3(s)+2Al(s)=W(s)+Al2O3(s) ∆H1②3Fe3O4(s)+8Al(s)=9Fe(s)+4Al2O3(s) ∆H2则四氧化三铁与钨反应的热化学方程式为___(反应热写为∆H3并用含△H1、A H2的代数式表示);在反应②中若有0.1molFe3O4参加反应,则转移电子___mol。
(2)自然界中钨主要存在于黑钨矿中(主要成分是铁和锰的钨酸盐),从中制备出黄钨(WO3)后再用H2逐级还原:WO3→WO2.90→WO2.72→WO2→W,总反应为3H2(g)+WO3(s)ƒW(s)+3H2O(g) ∆H,实验测得一定条件下平衡时H2的体积分数曲线如图所示:①由图可知,该反应的∆H____(填“>”或“<”)0;a点处的v正___v逆(填“>”“<”或“=”)。
②如果上述反应在体积不变的密闭容器中达到平衡,下列说法错误的是__(填序号)。
A.v正(H2)=v逆(H2O)B.加入WO3,则H2的转化率增大C.容器内气体的密度不变时,一定达到平衡状态D.容器内压强不变时,一定达到平衡状态③由图可知900K,氢气的平衡转化率为__,K p(900K)=____(用平衡分压代替平衡浓度计算,已知:平衡分压=p总×气体物质的量分数)。
④已知在高温下,氧化钨会与水蒸气反应生成一种挥发性极强的水钨化合物WO2(OH)2,因此在反应中要适当加快氢气的流速,原因是__。
【答案】3Fe3O4(s)+4W(s)=9Fe(s)+4WO3(s) △H3=△H2-4△H1 0.8 > > BD 75% 27加快氢气的流速可以脱除氢气中的水蒸汽,提高钨的产率【解析】【分析】【详解】(1)①WO3(s)+2Al(s)=W(s)+Al2O3(s) ∆H1②3Fe3O4(s)+8Al(s)=9Fe(s)+4Al2O3(s) ∆H2由盖斯定律:①-②×4,则四氧化三铁与钨反应的热化学方程式为3Fe3O4(s)+4W(s)=9Fe(s)+4WO3(s) △H3=△H2-4△H1(反应热写为∆H3并用含△H1、A H2的代数式表示);在反应②中若有0.1molFe3O4参加反应,则转移电子83×3×0.1mol=0.8mol。
全国备战高考化学化学反应原理综合考查的综合备战高考真题汇总
全国备战高考化学化学反应原理综合考查的综合备战高考真题汇总一、化学反应原理综合考查1.研究煤的合理利用及 CO2的综合应用有着重要的意义。
请回答以下问题:I.煤的气化已知煤的气化过程涉及的基本化学反应有:①C(s)+H2O(g) CO(g)+H2(g) △H=+131kJ·mol-1②CO(g)+3H2(g) CH4(g) +H2O(g) △H=akJ·mol-1查阅资料反应②中相关化学键能数据如下表:化学键C≡O H—H H—C H—OE(kJ·mol-1)1072436414465(1)则反应②中 a =_____________。
(2)煤直接甲烷化反应 C(s) + 2 H2 (g) CH4(g) 的△H=为 _____kJ • mol-1,该反应在_____________(填“高温”或“低温”)下自发进行。
II.合成低碳烯烃在体积为1 L 的密闭容器中,充入 1mol CO2和 2 .5 mol H2, 发生反应: 2CO2 ( g) + 6H2(g)C2H4(g)+4 H2O(g) △H=-128kJ·mol-1,测得温度对催化剂催化效率和CO2平衡转化率的影响如右图所示:(3) 图中低温时,随着温度升高催化剂的催化效率提高,但 CO2的平衡转化率却反而降低,其原因是_______________.(4) 250℃时,该反应的平衡常数K 值为____________。
III.合成甲醇在恒温 2 L 容积不变的密闭容器中,充入 1molCO2和 3 molH2, 发生反应:. CO2(g)+3H2(g) CH3OH(g)+ H2O(g),测得不同时刻反应前后容器内压强变化(p后/p前)如下表:时间/h123456p后/p前0.900.850.820.810.800.80(5) 反应前 1 小时内的平均反应速率 v(H2)为_______mol•L-1h-1 , 该温度下CO2的平衡转化率为_____________。
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全国备战高考化学化学反应原理的综合备战高考真题分类汇总附答案一、化学反应原理1.硫代硫酸钠(Na2S2O3)是一种解毒药,用于氟化物、砷、汞、铅、锡、碘等中毒,临床常用于治疗荨麻疹,皮肤瘙痒等病症.硫代硫酸钠在中性或碱性环境中稳定,在酸性溶液中分解产生S和SO2实验I:Na2S2O3的制备。
工业上可用反应:2Na2S+Na2CO3+4SO2=3Na2S2O3+CO2制得,实验室模拟该工业过程的装置如图所示:(1)仪器a的名称是_______,仪器b的名称是_______。
b中利用质量分数为70%〜80%的H2SO4溶液与Na2SO3固体反应制备SO2反应的化学方程式为_______。
c中试剂为_______(2)实验中要控制SO2的生成速率,可以采取的措施有_______ (写出一条)(3)为了保证硫代硫酸钠的产量,实验中通入的SO2不能过量,原因是_______实验Ⅱ:探究Na2S2O3与金属阳离子的氧化还原反应。
资料:Fe3++3S2O32-⇌Fe(S2O3)33-(紫黑色)装置试剂X实验现象Fe2(SO4)3溶液混合后溶液先变成紫黑色,30s 后几乎变为无色(4)根据上述实验现象,初步判断最终Fe3+被S2O32-还原为Fe2+,通过_______(填操作、试剂和现象),进一步证实生成了Fe2+。
从化学反应速率和平衡的角度解释实验Ⅱ的现象:_______实验Ⅲ:标定Na2S2O3溶液的浓度(5)称取一定质量的产品配制成硫代硫酸钠溶液,并用间接碘量法标定该溶液的浓度:用分析天平准确称取基准物质K2Cr2O7(摩尔质量为294g∙mol-1)0.5880g。
平均分成3份,分别放入3个锥形瓶中,加水配成溶液,并加入过量的KI并酸化,发生下列反应:6I-+Cr2O72-+14H+ = 3I2+2Cr3++7H2O,再加入几滴淀粉溶液,立即用所配Na2S2O3溶液滴定,发生反应I2+2S2O32- = 2I- + S4O62-,三次消耗 Na2S2O3溶液的平均体积为25.00 mL,则所标定的硫代硫酸钠溶液的浓度为_______mol∙L-1【答案】分液漏斗 蒸馏烧瓶 24232422H SO Na SO Na SO H O =SO +++↑ 硫化钠和碳酸钠的混合液 调节酸的滴加速度 若 SO 2过量,溶液显酸性.产物会发生分解 加入铁氰化钾溶液.产生蓝色沉淀 开始生成 Fe(S 2O 3)33-的反应速率快,氧化还原反应速率慢,但Fe 3+与S 2O 32- 氧化还原反应的程度大,导致Fe 3++3S 2O 32-⇌Fe(S 2O 3)33-(紫黑色)平衡向逆反应方向移动,最终溶液几乎变为无色 0.1600【解析】【分析】【详解】(1)a 的名称即为分液漏斗,b 的名称即为蒸馏烧瓶;b 中是通过浓硫酸和Na 2SO 3反应生成SO 2,所以方程式为:24232422H SO Na SO Na SO H O =SO +++↑;c 中是制备硫代硫酸钠的反应,SO 2由装置b 提供,所以c 中试剂为硫化钠和碳酸钠的混合溶液;(2)从反应速率影响因素分析,控制SO 2生成速率可以调节酸的滴加速度或者调节酸的浓度,或者改变反应温度;(3)题干中指出,硫代硫酸钠在酸性溶液中会分解,如果通过量的SO 2,会使溶液酸性增强,对制备产物不利,所以原因是:SO 2过量,溶液显酸性,产物会发生分解;(4)检验Fe 2+常用试剂是铁氰化钾,所以加入铁氰化钾溶液,产生蓝色沉淀即证明有Fe 2+生成;解释原因时一定要注意题干要求,体现出反应速率和平衡两个角度,所以解释为:开始阶段,生成3233Fe(S O )-的反应速率快,氧化还原反应速率慢,所以有紫黑色出现,随着Fe 3+的量逐渐增加,氧化还原反应的程度变大,导致平衡逆向移动,紫黑色逐渐消失,最终溶液几乎变为无色;(5)间接碘量法滴定过程中涉及两个反应:①2327226I Cr O 14H =3I 2Cr7H O --++++++;②2222346=I 2S O 2I S O ---++;反应①I -被氧化成I 2,反应②中第一步所得的I 2又被还原成I -,所以①与②电子转移数相同,那么滴定过程中消耗的227Cr O -得电子总数就与消耗的223S O -失电子总数相同 ;在做计算时,不要忽略取的基准物质重铬酸钾分成了三份进行的滴定。
2020-2021全国备战高考化学化学反应原理综合考查的综合备战高考真题分类汇总附答案
2020-2021全国备战高考化学化学反应原理综合考查的综合备战高考真题分类汇总附答案一、化学反应原理综合考查1.铜的多种化合物在生产生活中都有广泛用途。
请回答下列问题: (1)Cu 2O 和CuO 是铜的两种氧化物,可互相转化。
已知: i.2Cu 2O(s)+O 2(g)=4CuO(s) △H =-292.0kJ·mol -1 ii.C(s)+2CuO(s)=Cu 2O(s)+CO(g) △H =+35.5kJ·mol -1 若CO 的燃烧热为283.0kJ·mol -1,则C(s)的燃烧热为___。
(2)Cu 2O 和CuO 常用作催化剂。
①质子交换膜燃料电池(PEMFC)的燃料气中除含有H 2外还含有少量的CO 和CO 2,其中CO 是PEMFC 催化剂的严重毒化剂,可用CuO/CeO 2作催化剂优先氧化脱除CO 。
160℃、用CuO/CeO 2作催化剂时,氧化CO 的化学方程式为___;分别用HIO 3和H 3PO 4对CuO/CeO 2进行处理,在一定条件下,利用不同催化剂进行CO 氧化的对比实验,得如图曲线,其中催化剂___ (填“b”或“c”)催化性能最好;120℃使用催化剂b 进行氧化,若燃料气中CO 的体积分数为0.71%,气体流速为2000mL·h -1,则1h 后,CO 体积为___mL 。
②在Cu 2O 催化作用下合成CH 3OH ,反应如下:CO(g)+2H 2(g)ƒCH 3OH(g) △H =-90.0kJ·mol -1,有利于提高该反应CO 的平衡转化率的条件是___(填标号)。
A .高温低压B .低温高压C .高温高压D .低温低压T ℃时,将CO 和H 2按一定比例混合后投入容积为2L 的恒容密闭容器中,CO 的起始浓度为1.0mol·L -1,平衡时,测得体系中,n(H 2)=1.4mol ,n(CH 3OH)=1.7mol ,反应达到平衡时CO 的转化率为___,若反应达到平衡状态后,保持其他条件不变,再充入0.2molCO 和0.2molCH 3OH ,平衡向___(填“正”或“逆”)反应方向移动,理由是___。
全国备战高考化学化学反应原理综合考查的综合备战高考真题分类汇总及详细答案
全国备战高考化学化学反应原理综合考查的综合备战高考真题分类汇总及详细答案一、化学反应原理综合考查1.H2O2的制取及其在污水处理方面的应用是当前科学研究的热点。
(1)“氧阴极还原法”制取H2O2的原理如题图所示:阴极表面发生的电极反应有:Ⅰ.2H++O2+2e-=H2O2Ⅱ. H2O2+2H++ 2e-=2H2OⅢ. 2H+ +2e-=H2↑①写出阳极表面的电极反应式:___。
②其他条件相同时,不同初始pH(均小于2)条件下,H2O2浓度随电解时间的变化如图所示,c(H+)过大或过小均不利于H2O2制取,原因是_______。
(2)存碱性条件下,H2O2的一种催化分解机理如下:H2O2(aq)+Mn2+(aq)=·OH(aq)+Mn3+(aq)+OH-(aq) ∆H=akJ/molH2O2(aq)+ Mn3+(aq) +2OH-(aq)= Mn2+(aq) +·O2-(aq) +2H2O(l) ∆H=bkJ/mol·OH(aq) +·O2-(aq)=O2(g) +OH-(aq) ∆H=ckJ/mol2H2O2(aq)= 2H2O(l)+O2(g) △H=_______。
该反应的催化剂为____。
(3)H2O2、O3在水中可形成具有超强氧化能力的羟基自由基(·OH),可有效去除废水中的次磷酸根离子(H2PO2-)。
①弱碱性条件下·OH将H2PO2-氧化成PO43-,理论上l.7g·OH可处理含0.001mol/LH2PO2-的模拟废水的体积为______。
②为比较不同投料方式下含H2PO2-模拟废水的处理效果,向两份等体积废水样品中加入等量H2O2和O3,其中一份再加入FeSO4。
反应相同时间,实验结果如图所示:添加FeSO 4后,次磷酸盐氧化率、磷元素沉淀率均显著提高,原因是______。
【答案】-+222H O-4e =4H +O ↑ c (H +)过小时,反应Ⅰ的化学反应速率较慢,c (H +)过大时,主要发生反应Ⅲ (a +b +c )kJ /mol Mn 2+ 25L Fe 2+促进H 2O 2和O 3产生·OH ,氧化产生的Fe 3+将PO 43-转化为FePO4沉淀 【解析】 【分析】(1)由电解装置图可知阳极表面消耗水,产生氧气,以此写出电极方程式; (2)由盖斯定律可得,①+②+③可得所求热化学方程式,中间产物Mn 2+为催化剂;(3)①弱碱性条件下∙OH 将H 2PO 2-氧化成PO 43-,反应为:--3-2242OH+2OH +H PO =PO +4H O g 4,以此计算废水的体积;②由图可知添加FeSO 4后,次磷酸盐氧化率、磷元素沉淀率均显著提高,原因是Fe 2+促进H 2O 2和O 3产生·OH ,氧化产生的Fe 3+将PO 43-转化为FePO4沉淀。
全国备战高考化学化学反应原理综合考查的综合备战高考真题汇总含答案
全国备战高考化学化学反应原理综合考查的综合备战高考真题汇总含答案一、化学反应原理综合考查1.铁的许多化合物在生产、生活中有着广泛的应用,如FeCl 3是重要的金属蚀刻剂、水处理剂;影视作品拍摄中常用Fe (SCN )3溶液模拟血液;FeS 可用于消除水中重金属污染等。
(1)已知:①3Cl 2(g )+2Fe (s )=2FeCl 3(s ) ΔH 1=akJ ·mol -1②2FeCl 2(s )+Cl 2(g )=2FeCl 3(s ) ΔH 2=bkJ ·mol -1则2FeCl 3(s )+Fe (s )=3FeCl 2(s ) ΔH 3=____。
(2)将c (FeCl 3)=0.2mol ·L -1的溶液与c (KSCN )=0.5mol ·L -1的溶液按等体积混合于某密闭容器发生反应:FeCl 3+3KSCN Fe (SCN )3+3KCl ,测得常温下溶液中c (Fe 3+)的浓度随着时间的变化如图1所示;测得不同温度下t 1时刻时溶液中c [Fe (SCN )3]如图2所示。
①研究表明,上述反应达到平衡后,向体系中加入适量KCl 固体后,溶液颜色无变化,其原因是___,根据图1分析,在t 1、t 2时刻,生成Fe 3+的速率较大的是____时刻。
②常温下Fe 3++3SCN -Fe (SCN )3的平衡常数的值约为___,其它条件不变时,若向容器中加适量蒸馏水,则新平衡建立过程中v (正)___v (逆)(填“>”“<”或“=”)。
③根据图2判断,该反应的ΔH ___0(填“>”或“<”),图中五个点对应的状态中,一定处于非平衡态的是___(填对应字母)。
(3)利用FeS 可除去废水中的重金属离子,如用FeS 将Pb 2+转化为PbS 可消除Pb 2+造成的污染,当转化达到平衡状态时,废水中c (Fe 2+)=___c (Pb 2+)[填具体数据,已知K sp (PbS )=8×10-28,K sp (FeS )=6×10-18]。
2020-2021全国高考化学化学反应原理综合考查的综合高考模拟和真题汇总附详细答案
2020-2021全国高考化学化学反应原理综合考查的综合高考模拟和真题汇总附详细答案一、化学反应原理综合考查1.中国是世界上最大的钨储藏国,超细钨粉是生产硬质合金所必须的原料。
(1)工业上可以采用铝热还原法生产钨铁合金,已知:①WO3(s)+2Al(s)=W(s)+Al2O3(s) ∆H1②3Fe3O4(s)+8Al(s)=9Fe(s)+4Al2O3(s) ∆H2则四氧化三铁与钨反应的热化学方程式为___(反应热写为∆H3并用含△H1、A H2的代数式表示);在反应②中若有0.1molFe3O4参加反应,则转移电子___mol。
(2)自然界中钨主要存在于黑钨矿中(主要成分是铁和锰的钨酸盐),从中制备出黄钨(WO3)后再用H2逐级还原:WO3→WO2.90→WO2.72→WO2→W,总反应为3H2(g)+WO3(s)ƒW(s)+3H2O(g) ∆H,实验测得一定条件下平衡时H2的体积分数曲线如图所示:①由图可知,该反应的∆H____(填“>”或“<”)0;a点处的v正___v逆(填“>”“<”或“=”)。
②如果上述反应在体积不变的密闭容器中达到平衡,下列说法错误的是__(填序号)。
A.v正(H2)=v逆(H2O)B.加入WO3,则H2的转化率增大C.容器内气体的密度不变时,一定达到平衡状态D.容器内压强不变时,一定达到平衡状态③由图可知900K,氢气的平衡转化率为__,K p(900K)=____(用平衡分压代替平衡浓度计算,已知:平衡分压=p总×气体物质的量分数)。
④已知在高温下,氧化钨会与水蒸气反应生成一种挥发性极强的水钨化合物WO2(OH)2,因此在反应中要适当加快氢气的流速,原因是__。
【答案】3Fe3O4(s)+4W(s)=9Fe(s)+4WO3(s) △H3=△H2-4△H1 0.8 > > BD 75% 27加快氢气的流速可以脱除氢气中的水蒸汽,提高钨的产率【解析】【分析】【详解】(1)①WO3(s)+2Al(s)=W(s)+Al2O3(s) ∆H1②3Fe3O4(s)+8Al(s)=9Fe(s)+4Al2O3(s) ∆H2由盖斯定律:①-②×4,则四氧化三铁与钨反应的热化学方程式为3Fe3O4(s)+4W(s)=9Fe(s)+4WO3(s) △H3=△H2-4△H1(反应热写为∆H3并用含△H1、A H2的代数式表示);在反应②中若有0.1molFe3O4参加反应,则转移电子83×3×0.1mol=0.8mol。
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全国备战高考化学化学反应原理综合考查的综合备战高考模拟和真题汇总一、化学反应原理综合考查1.甲醇与水蒸气重整制氢可直接用于燃料电池。
回答下列问题:(1)已知甲醇分解反应:CH3OH(g)ƒCO(g)+2H2(g) △H1=+90.64 kJ·mol-1;水蒸气变换反应:CO(g)+H2O(g)ƒCO2(g)+H2(g) △H2=-41.20 kJ·mol-1。
则CH3OH(g)+H2O(g)ƒCO2(g)+3H2(g) △H3=___________kJ·mol-1。
(2)科学家通过密度泛函理论研究甲醇与水蒸气重整制氢反应机理时,得到甲醇在Pd(III)表面发生解离时四个路径与相对能量的关系如图所示,其中附在Pd(III)表面的物种用*标注。
此历程中活化能最小的反应方程式为_____________________________________________。
(3)在0.1MPa下,将总进料量为1 mol且n(CH3OH):n(H2O)=1:1.3的混合气体充入一刚性密闭容器中反应。
①实验测得水蒸气变换反应的速率随温度的升高明显下降,原因是____________________。
②平衡时,测得CH3OH的含量在给定温度范围内极小,H2、H2O(g)、CO、CO2四种组分的含量与反应温度的关系如图所示,曲线b、c对应物质的化学式分别为________、________。
(4)573.2K时,向一刚性密闭容器中充入5.00 MPa CH3OH使其分解,t h后达平衡时H2的物质的量分数为60%,则t h 内v(CH 3OH)=_____MPa ·h -1,其分压平衡常数K p =_____MPa 2。
【答案】+49.44 CH 2O*+2H*=CHO*+3H*(或CH 2O*=CHO*+H*) 随温度升高,催化活性降低 CO 2 H 2O (g ) 3.75t168.75 【解析】 【分析】 【详解】(1)甲醇分解反应:CH 3OH(g)ƒCO(g)+2H 2(g) △H 1=+90.64 kJ·mol -1;① 水蒸气变换反应:CO(g)+H 2O(g)ƒCO 2(g)+H 2(g) △H 2=-41.20 kJ·mol -1。
② 将①+②,即可求出CH 3OH(g)+H 2O(g)ƒCO 2(g)+3H 2(g) △H 3==+90.64 kJ·mol -1+(-41.20 kJ·mol -1)=+49.44 kJ·mol -1,故答案为:+49.44;(2)活化能为反应物的总能量与过渡态能量之差,从图中可以看出,过渡态3发生的反应活化能最小。
反应物为“CH 2O*+2H*”,产物为“CHO*+3H*,故反应方程式为CH 2O*+2H*=CHO*+3H*.因为2H*反应前后都吸附在催化剂表面,未参与反应,故反应实质为CH 2O*=CHO*+H*,故答案为:CH 2O*+2H*=CHO*+3H*(或CH 2O*=CHO*+H*); (3)因为温度升高,反应速率应加快,而图中速率减小,显然不是温度的影响,只能为催化剂的活性降低,故答案为:随温度升高,催化活性降低; ②对于反应CO (g )+H 2O (g )CO 2(g )+H 2(g )△H <0,其他条件不变时,升高温度,平衡向左移动,即CO 、H 2O 的含量均增大,CO 2、H 2的含量均减小。
依据图中信息,可初步得知,a 、b 曲线分别对应CO 2或H 2,c 、d 曲线则对应CO 或H 2O (g )。
根据反应方程式可知:该反应起始时,n (H 2)>n (CO 2)、n (H 2O )>n (CO ),平衡时含量必然有H 2>CO 2、H 2O >CO .故a 、b 、c 、d 曲线分别对应H 2、CO 2、H 2O (g )、CO ,曲线b 、c 对应物质的化学式分别为CO 2、H 2O (g ),故答案为:CO 2、H 2O (g ); (4)假设CH 3OH 的压强变化量为x ,列出三段式:32CH OH g CO g +2H g MPa 5.000MPa x x 2x MPa 5.00-xx2xƒ()()()起始()转化()平衡()26052100x x =+ ,x=3.75Mpa ,v (CH 3OH )=3.75MPa th =3.75tMPa·h -1;Kp=()()()()2223P CO ?P H 3.75MPa 7.5MPa =P CH OH 1.25MPa⨯ =168.75(MPa )2, 故答案为:3.75t;168.75(MPa )2。
【点睛】本题综合考查化学平衡问题,题目涉及化学平衡计算与影响因素、反应热计算等,侧重考查学生分析计算能力,注意盖斯定律在反应热计算中应用,难点(4)列出三段式,理清平衡时各物质的量,是解题关键。
2.过氧乙酸(CH3CO3H)是一种广谱高效消毒剂,不稳定、易分解,高浓度易爆炸。
常用于空气、器材的消毒,可由乙酸与H2O2在硫酸催化下反应制得,热化学方程式为:CH3COOH(aq)+H2O2(aq)⇌CH3CO3H(aq)+H2O(l) △H=-13.7K J/mol(1)市售过氧乙酸的浓度一般不超过21%,原因是____ 。
(2)利用上述反应制备760 9 CH3CO3H,放出的热量为____kJ。
(3)取质量相等的冰醋酸和50% H2O2溶液混合均匀,在一定量硫酸催化下进行如下实验。
实验1:在25 ℃下,测定不同时间所得溶液中过氧乙酸的质量分数。
数据如图1所示。
实验2:在不同温度下反应,测定24小时所得溶液中过氧乙酸的质量分数,数据如图2所示。
①实验1中,若反应混合液的总质量为mg,依据图1数据计算,在0—6h间,v(CH3CO3H)=____ g/h(用含m的代数式表示)。
②综合图1、图2分析,与20 ℃相比,25 ℃时过氧乙酸产率降低的可能原因是_________。
(写出2条)。
(4) SV-1、SV-2是两种常用于实验研究的病毒,粒径分别为40 nm和70 nm。
病毒在水中可能会聚集成团簇。
不同pH下,病毒团簇粒径及过氧乙酸对两种病毒的相对杀灭速率分别如图3、图4所示。
依据图3、图4分析,过氧乙酸对SV-1的杀灭速率随pH增大而增大的原因可能是______【答案】高浓度易爆炸(或不稳定,或易分解) 137 0.1m/6 温度升高,过氧乙酸分解;温度升高,过氧化氢分解,过氧化氢浓度下降,反应速率下降随着pH升高,SV-1的团簇粒径减小,与过氧化氢接触面积增大,反应速率加快【解析】【分析】(1)过氧乙酸(CH3CO3H)不稳定、易分解,高浓度易爆炸,为了安全市售过氧乙酸的浓度一般不超过21%(2) 利用热化学方程式中各物质的系数代表各物质的物质的量来计算(3) 结合图象分析计算【详解】(1)市售过氧乙酸的浓度一般不超过21%,原因是不稳定、易分解,高浓度易爆炸。
(2)利用热化学方程式中各物质的系数代表各物质的物质的量来计算。
利用上述反应制备760 g CH3CO3H,物质的量是10mol,所以放出的热量是方程式中反应热的10倍为137kJ。
(3)①实验1中,若反应混合液的总质量为mg,依据图1数据计算,在0—6h间,v(CH3CO3H)=0.1②综合图1、图2分析,与20 ℃相比,25 ℃时过氧乙酸产率降低的可能原因是温度升高,过氧乙酸分解;温度升高,过氧化氢分解,过氧化氢浓度下降,反应速率下降。
(4)依据图3、图4分析,过氧乙酸对SV-1的杀灭速率随pH增大而增大的原因可能是随着pH升高,SV-1的团簇粒径减小,与过氧化氢接触面积增大,反应速率加快。
3.十八大以来,各地重视“蓝天保卫战”战略。
作为煤炭使用大国,我国每年煤炭燃烧释放出的大量SO2严重破坏生态环境。
现阶段主流煤炭脱硫技术通常采用石灰石-石膏法将硫元素以CaSO4的形式固定,从而降低SO2的排放。
但是煤炭燃烧过程中产生的CO又会与CaSO4发生化学反应,降低脱硫效率。
相关反应的热化学方程式如下:反应Ⅰ:CaSO 4(s)+CO(g) CaO(s) + SO2(g) + CO2(g) 活化能Ea1,ΔH1=218.4kJ·mol-1反应Ⅱ:CaSO 4(s)+4CO(g) CaS(s) + 4CO2(g) 活化能Ea2,ΔH2= -175.6kJ·mol-1请回答下列问题:(1)反应CaO(s)+3CO(g)+SO2(g)⇌CaS(s)+3CO2(g);△H=__________kJ•mol-1;该反应在________(填“高温”“低温”“任意温度”)可自发进行。
(2)恒温密闭容器中,加入足量CaSO4和一定物质的量的CO气体,此时压强为p0。
tmin 中时反应达到平衡,此时CO和CO2体积分数相等,CO2是SO2体积分数的2倍,则反应I 的平衡常数K p=________(对于气相反应,用某组分B的平衡压强p(B)代替物质的量浓度c(B)也可表示平衡常数,记作K p,如p(B)=p·x(B),p为平衡总压强,x(B)为平衡系统中B的物质的量分数)。
(3)图1为1000K时,在恒容密闭容器中同时发生反应I和II,c(SO2)随时间的变化图像。
请分析图1曲线中c(SO2)在0~t2区间变化的原因___________________。
(4)图2为实验在恒容密闭容器中,测得不同温度下,反应体系中初始浓度比2c(CO )c(CO)与SO 2体积分数的关系曲线。
下列有关叙述正确的是______________________。
A .当气体的平均密度不再变化,反应I 和反应Ⅱ同时达到平衡状态 B .提高CaSO 4的用量,可使反应I 正向进行,SO 2体积分数增大C .其他条件不变,升高温度,有利于反应I 正向进行,SO 2体积分数增大,不利于脱硫D .向混合气体中通入氧气(不考虑与SO 2反应),可有效降低SO 2体积分数,提高脱硫效率(5)图1中,t 2时刻将容器体积减小至原来的一半,t 3时达到新的平衡,请在图1中画出t 2-t 3区间c (SO 2)的变化曲线__________。
【答案】-394.0kJ ·mol -1 低温 0.25p 0 反应I 的活化能Ea 1较小,反应速率I 比II 大,0~t 1阶段c (SO 2)增大,t 1后反应II 为主,c (CO )减小,使反应I 逆向进行,故c (SO 2)减小,t 2时反应达到平衡状态。
ACD ;【解析】 【分析】 【详解】(1)反应Ⅰ:CaSO 4(s )+CO (g )ƒCaO (s ) + SO 2(g ) + CO 2(g ) ΔH 1=218.4kJ ·mol -1反应Ⅱ:CaSO 4(s )+4CO (g )ƒCaS (s ) + 4CO 2(g ) ΔH 2= -175.6kJ ·mol -1根据盖斯定律反应Ⅱ-反应Ⅰ得:CaO (s )+3CO (g )+SO 2(g )⇌CaS (s )+3CO 2(g ),所以,ΔH =ΔH 2-ΔH 1=-175.6kJ ·mol -1-218.4kJ ·mol -1=-394.0kJ ·mol -1。