【浙江选考】化学选考复习专题精编：第30题化学反应原理

30.化学反应原理
1．(一)以四甲基氯化铵[(CH 3)4NCl]水溶液为原料，通过电解法可以
制备四甲基氢氧化铵[(CH 3)4NOH]，装置如图1所示。

(1) 收集到(CH 3)4NOH 的区域是 (填a 、b 、c 或d)。

(2) 写出电池总反应 。

(二)乙酸乙酯一般通过乙酸和乙醇酯化合成：
CH 3COOH(l)＋C 2H 5OH(l) CH 3COOC 2H 5(l)＋H 2O(l) ΔH ＝－2.7 kJ·mol －1
纯物质 沸点/℃ 恒沸混合物（质量分数）
沸点/℃ 乙醇 78.3 乙酸乙酯(0.92)+水(0.08)
70.4 乙酸 117.9 乙酸乙酯(0.69)+乙醇(0.31)
71.8 乙酸乙酯 77.1 乙酸乙酯(0.83)+乙醇(0.08) +水(0.09)
70.2
请完成：．．．的是 。

A ．反应体系中硫酸有催化作用
B ．因为化学方程式前后物质的化学计量数之和相等，所以反应的ΔS 等于零
C ．因为反应的△H 接近于零，所以温度变化对平衡转化率的影响大
D ．因为反应前后都是液态物质，所以压强变化对化学平衡的影响可忽略不计
(2) 一定温度下该反应的平衡常数K ＝4.0。

若按化学方程式中乙酸和乙醇的化学计量数比例投料，则乙酸乙酯的平衡产率y ＝ ；若乙酸和乙醇的物质的量之比为n : 1，相应平衡体系中乙酸乙酯的物质的量分数为x ，请在图2中绘制x 随n 变化的示意图(计算时不计副反应)。

(3) 工业上多采用乙酸过量的方法，将合成塔中乙酸、乙醇和硫酸混合液
加热至110℃左右发生酯化反应并回流，直到塔顶温度达到70～71℃，开
始从塔顶出料。

控制乙酸过量的作用有 。

(4) 近年，科学家研究了乙醇催化合成乙酸乙酯的新方法：
2C 2H 5OH(g) CH 3COOC 2H 5(g)＋2H 2(g) 在常压下反应，冷凝收集，测得常温下液体收集物中主要产物的质量分数
如图3所示。

关于该方法，下列推测合理的是 。

A ．反应温度不宜超过300℃
B ．增大体系压强，有利于提高乙醇平衡转化率
C ．在催化剂作用下，乙醛是反应历程中的中间产物
D ．提高催化剂的活性和选择性，减少乙醚、乙烯等副产物是工艺的关键
2．(一) 十氢萘是具有高储氢密度的氢能载体，经历“十氢萘(C 10H 18)→四氢
萘(C 10H 12)→萘(C 10H 8)”的脱氢过程释放氢气。

已知：
C 10H 18(l)C 10H 12(l)＋3H 2(g) △H 1 ,C 10H 12(l)C 10H 8(l)＋2H 2(g) △H 2
△H 1＞△H 2＞0；C 10H 18→C 10H 12的活化能为E a 1，C 10H 12→C 10H 8的活化能为E a 2，十氢萘的常压沸点为192℃；在192℃，液态十氢萘的脱氢反应的平衡转化率约为9％。

请回答：
(1) 有利于提高上述反应平衡转化率的条件是 。

A ．高温高压
B ．低温低压
C ．高温低压
D ．低温高压
(2) 研究表明，将适量十氢萘置于恒容密闭反应器中，升高温度带来高压，该条件下也可显著释氢， 理由是 。

(3) 温度335℃，在恒容密闭反应器中进行高压液态十氢萘（1.00 mol ）催化脱氢实验，
测得C 10H 12和C 10H 8的产率x 1和x 2（以物质的量分数计）随时间变化关系，如图1所示。

0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
产率x
时间/h 21416
●
●●●
●●●●●●●●●●图1(8,0.374)
(8,0.027)x 1(C 10H 12)x 2(C 10H 8)
①在8 h时，反应体系内氢气的量为 mol（忽略其他副反应）。

②x1显著低于x2的原因是。

③在图2中绘制“C10H18→C10H12→C10H8”的“能量～反应过程”示意图
．．．。

(二) 科学家发现，以H2O和N2为原料，熔融NaOH－KOH为电解质，纳米Fe2O3作催化剂，在250℃和常
压下可实现电化学合成氨。

阴极区发生的变化可视为按两步进行，请补充完整。

电极反应式：和2Fe＋3H2O＋N2＝2NH3＋Fe2O3。

3．以氧化铝为原料，通过碳热还原法可合成氮化铝（AlN）；通过电解法可制取铝。

电解铝时阳极产生的CO2可通过二氧化碳甲烷化再利用。

请回答：(1) 已知：2Al2O3(s)= 4Al(g) ＋3O2(g) ΔH1＝3351 kJ·molˉ1
2C(s)＋O2(g)= 2CO(g) ΔH2＝－221 kJ·molˉ1 2Al(g)＋N2(g)= 2AlN(s) ΔH3＝－318 kJ·molˉ1
碳热还原Al2O3合成AlN的总热化学方程式是，该反应自发进行的条件。

(2) 在常压、Ru/TiO2催化下，CO2和H2混和气体(体积比1∶4，总物质的量a mol)进行反应，测得CO2转
化率、CH4和CO选择性随温度变化情况分别如图1和图2所示(选择性：转化的CO2中生成CH4或CO的百分比)。

反应Ⅰ.CO2(g)＋4H2(g)CH4(g)＋2H2O(g)ΔH4，反应Ⅱ.CO2(g)＋H2(g)CO(g)＋H2O(g)ΔH5
①下列说法不正确
．．．的是。

A．△H4小于零
B．温度可影响产物的选择性
C．CO2平衡转化率随温度升高先增大后减少
D．其他条件不变，将CO2和H2的初始体积比改变为1∶3，可提高CO2平衡转化率
② 350℃时，反应Ⅰ在t 1时刻达到平衡，平衡时容
器体积为V L，该温度下反应Ⅰ的平衡常数为
(用a、V表示)
③ 350℃下CH4物质的量随时间的变化曲线如图3
所示。

画出400℃下0~t1时刻CH4物质的量随时间
的变化曲线。

(3) 据文献报道，CO2可以在碱性水溶液中电解生
成甲烷，生成甲烷的电极反应式是。

4．氯及其化合物在生活和生产中应用广泛。

(1) 已知：900 K时，4HCl(g)+O2(g)2Cl2(g)+2H2O(g)，反应自发。

①该反应是放热还是吸热，判断并说明理由。

②900 K时，体积比为4 ：l的HCl和O2在恒温恒容的密闭容器中发
生反应，HCl的平衡转化率α(HCl)随压强(P)变化曲线如图。

保持其他
条件不变，升温到T K(假定反应历程不变)，请画出压强在
1.5×l05~4.5×105 Pa范围内，HCl的平衡转化率α(HCl) 随压强(P)变化曲
线示意图。

(2) 已知：Cl2(g) + 2NaOH(aq) =NaCl(aq) + NaClO(aq) + H2O(l) △H l = －102 kJ·molˉ1
3Cl2(g) + 6NaOH(aq) = 5NaCl(aq) + NaClO3(aq) + 3H2O(1) △H2 = －422 kJ·molˉ1
①写出在溶液中NaClO分解生成NaClO3的热化学方程式: 。

②用过量的冷NaOH溶液吸收氯气，制得NaClO溶液(不含NaClO3)，此时ClOˉ的浓度为c0 mol·Lˉ1；加热
时NaClO转化为NaClO3，测得t时刻溶液中ClOˉ浓度为c t mol·Lˉ1，写出该时刻溶液中Clˉ浓度的表达式；c(Clˉ)= mol·L-1 (用c0、c t表示)。

③有研究表明，生成NaClO3的反应分两步进行：I. 2ClOˉ = ClO2ˉ+ Clˉ II. ClO2ˉ + ClOˉ = ClO3ˉ+ Clˉ
常温下，反应II能快速进行，但氯气与NaOH溶液反应很难得到NaClO3，试用碰撞理论解释其原
因：。

(3)电解NaClO3水溶液可制备NaClO4。

在电解过程中由于阴极上吸附氢气，会使电解电压升高，电解效率
下降。

为抑制氢气的产生，可选择合适的物质(不引入杂质)，写出该电解的总化学方程式。

5．氨气及其相关产品是基本化工原料，在化工领域中具有重要的作用。

(1) 以Fe为催化剂，0.6 mol氮气和1.8 mol氢气在恒温、容积恒定为
1 L的密闭容器中反应生成氨气，20 min后达到平衡，氮气的物质的量为
0.3 mol。

①在第25min时，保持温度不变，将容器体积迅速增大至2 L并
保持恒容，体系达到平衡时N2的总转化率为38.2%。

请画出从第25 min
起H2的物质的量浓度随时间变化的曲线。

②该反应体系未达到平衡时，催化剂对逆反应速率的影响是
（填增大、减少或不变）。

(2) ①N2H4是一种高能燃料，有强还原性，可通过NH3和NaClO反应制得，写出该制备反应的化学方程式。

②N2H4的水溶液呈弱碱性，室温下其电离常数K1≈1.0×10－6，则0.01 mol·L－1 N2H4水溶液的pH等于
（忽略N2H4的二级电离和H2O的电离）。

③已知298K和101kPa条件下：N2(g) + 3H2(g)＝2NH3(g) ΔH1, 2H2(g) + O2(g)＝2H2O(l) ΔH2,
2H2(g) + O2(g)＝2H2O(g) ΔH3, 4NH3(g) + O2(g)＝2N2H4(l) + 2H2O(l) ΔH4
则N2H4(l)的标准燃烧热ΔH＝。

(3)科学家改进了NO2转化为HNO3的工艺(如虚框所示)，在较高的操作压力下，提高N2O4/H2O的质量比
和O2的用量，能制备出高浓度的硝酸。

实际操作中，应控制N2O4/H2O质量比高于5.11，对此请给出合理解释。

6．由某精矿石（MCO3·ZCO3）可以制备单质M，制备过程中排放出的二氧化碳可以作为原料制备甲醇，
取该矿石样品1.84g，高温灼烧至恒重，得到0.96g仅含两种金属氧化物的固体，其中m(M)︰m(Z) ＝3︰5，请回答：(1) 该矿石的化学式为。

(2) ①以该矿石灼烧后的固体产物为原料，真空高温条件下用单质硅还原，仅得到单质M和一种含氧酸盐
（只含Z、Si和O元素，且Z和Si的物质的量之比为2︰1）。

写出该反应的化学方程式。

②单质M还可以通过电解熔融MCl2得到。

不能用电解MCl2溶液的方法制备M的理由
是。

(3) 一定条件下，由CO2和H2制备甲醇的过程中含有下列反应：
反应1：CO 2(g)＋H2(g)CO(g)＋H2O(g) △H1
反应2：CO(g)＋2H2(g)CH3OH(g) △H2
反应3：CO2(g)＋3H2(g)CH3OH(g)＋H2O(g) △H3
其对应的平衡常数分别为K1、K2、K3，它们随温度变化的曲
线如图1所示。

则△H2 △H3（填“大于”、“小于”或“等
于”），理由是。

(4) 在温度T1时，使体积比为3︰1的H2和CO2在体积恒定的密闭容
器内进行反应。

T1温度下甲醇浓度随时间变化曲线如图2所示；
不改变其他条件，假定t时刻迅速降温到T2，一段时间后体系重
新达到平衡。

试在图2中画出t时刻后甲醇浓度随时间变化至平
衡的示意曲线。

7．(1) 氮化铝(AlN)是一种人工合成的非氧化物陶瓷材料，可在温度高于1500℃时，通过碳热还原法制得。

实验研究认为，该碳热还原反应分两步进行：①Al2O3在碳的还原作用下生成铝的气态低价氧化物X（X
中Al与O的质量比为6.75 : 2）；②在碳存在下，X与N2反应生成AlN。

请回答：(1)X的化学式
为。

(2) 碳热还原制备氮化铝的总反应化学方程式为：Al2O3(s) + 3C(s) + N2(g)2AlN(s) + 3CO(g)
①在温度、容积恒定的反应体系中，CO浓度随时间的变化关系
如下图曲线甲所示。

下列说法不正确
．．．的是。

A．从a、b两点坐标可求得从a到b时间间隔内该化学反应的平均速率
B．c点切线的斜率表示该化学反应在t时刻的瞬时速率
C．在不同时刻都存在关系：v (N2) = 3v (CO)
D．维持温度、容积不变，若减少N2的物质的量进行反应，曲线甲将转
变为曲线乙
②该反应在高温下自发进行，则随着温度升高，反应物Al2O3的平衡转
化率将，（填“增大”、“不变”或“减小”），理由是。

③一定温度下，在压强为p的反应体系中，平衡时N2的转化率为α，CO的物质的量浓度为c；若温度
不变，反应体系的压强减小为0. 5p，则N2的平衡转化率将α（填“<”、“＝”或“>”），平衡时CO的物
质的量浓度。

A．小于0.5c B．大于0.5c，小于c C．等于c D．大于c
(3) 在氮化铝中加入氢氧化钠溶液，加热，吸收产生的氨气，进一步通过酸碱滴定法可以测定氮化铝产品
中氮的含量。

写出上述过程中氮化铝与氢氧化钠溶液反应的化学方程式。

8．2016杭州G20峰会期间，中美两国共同交存参加《巴黎协定》法律文书，展示了应对全球性问题的雄
心和决心。

其中燃煤、汽车、工业尾气排放等途径产生的CO、NO x的有效消除成为环保领域的重要课题。

请根据题目提供信息回答相关问题。

Ⅰ．已知：N2(g) + O2(g) ＝ 2NO(g) ∆H = +180.5 kJ·mol-1
2C(s) + O2(g) ＝2CO(g) ∆H = -221.0 kJ·mol-1 C(s) + O2(g) ＝CO2(g) ∆H = -393.5 kJ·mol-1
(1) 汽车尾气转化器中发生的反应为：2NO(g) + 2CO(g)N2(g) + 2CO2(g)，此反应的∆H = ；
(2) 汽车燃油不完全燃烧时产生CO,有人设想选择合适的催化剂按下列反应除去CO:2CO(g)＝2C(s)+O2(g)，
则该反应能否自发进行并说明理由：。

Ⅱ．已知：用NH3催化还原NO x时包含以下反应。

反应①：4NH3(g) + 6NO(g)5N2(g) + 6H2O(l) ∆H1 < 0
反应②：4NH3(g) + 6NO2(g)5N2(g) + 3O2(g) + 6H2O(l) ∆H2 > 0
反应③：2NO(g) + O 2(g)2NO2(g) ∆H3 < 0
(3) 为探究温度及不同催化剂对反应①的影响，分别在不同温度、
不同催化剂下，保持其它初始条件不变重复实验，在相同时间内测
得N2浓度变化情况如右图所示。

下列说法正确的是。

A．在催化剂甲的作用下反应的平衡常数比催化剂乙时大
B．反应在N点达到平衡，此后N2浓度减小的原因可能是温度升高，平衡向左移动
C．M点后N 2浓度减小的原因可能是温度升高发生了副反应
D．M点后N2浓度减小的原因可能是温度升高催化剂活性降低了
(4) 右图中虚线为反应③在使用催化剂条件下，起始O2、NO投料比
和NO平衡转化率的关系图。

当其他条件完全相同时，用实线画出
不使用催化剂情况下，起始O2、NO投料比和NO平衡转化率的关
系示意图。

(5) 由NO2、O2、熔融盐NaNO3组成的燃料电池如下图所示，在使
用过程中石墨Ⅰ电极反应生成一种氧化物Y，请写出石墨Ⅱ极的电
极反应式：。

30.化学反应原理参考答案：
1．(一) (1) d
(2) 2(CH 3)4NCl ＋2H 2O 通电 2(CH 3)4NOH ＋ H 2↑＋ Cl 2↑
(二) (1) BC
(2) 0.67(或67%)
(3) 提高乙醇转化率；提高反应温度，从而加快反应速率；有利于后续产物分离
(4) ACD
2．(一) (1) C
(2) 温度升高，加快反应速率；温度升高使平衡正移的作用大于压强增大使平衡逆移的作用。

(3) ①1.95 ②催化剂显著降低了C 10H 12→C 10H 8的活化能，
反应生成的C 10H 12快速转化为C 10H 8。

③作图：
(二) Fe 2O 3＋6e －＋3H 2O ＝2Fe ＋6OH －
3．(1) Al 2O 3(s)＋3C(s)＋N 2(g)= 2AlN(s)＋3CO(g) ΔH ＝1 026 kJ·mol －1 高温
(2) ①CD ②625V 2
a
2 ③
(3) CO 2＋6H 2O ＋8e －= CH 4＋8OH －
4．(1)①放热反应，ΔS <0且反应自发
②
(2)①3NaClO(aq) = 2NaCl(aq)＋NaClO 3(aq)
ΔH ＝－116 kJ·mol －1
②c 0＋2(c 0－c t )3(或5c 0－2c t 3
) ③反应Ⅰ的活化能高， 活化分子百分数低，不利于ClO －向ClO －3转化
(3) 2NaClO 3＋O 2通电2NaClO 4
5．
(1) ①
② 增大
(2)
① 2NH 3＋NaClO ＝N 2H 4＋NaCl ＋H 2O ② 10 ③ 32ΔH 2―ΔH 1―12ΔH 4
(3) 2N 2O 4＋2H 2O ＋O 2＝4HNO 3，N 2O 4/ H 2O 质量比等于5.11时恰好完全
反应；高于5.11是为了提高N 2O 4浓度，有利于平衡正向移动，得到高
浓度的硝酸。

6．(1)MgCO 3·CaCO 3
(2)①2MgO ＋2CaO ＋Si=====高温
Ca 2SiO 4＋2Mg
②电解MgCl 2溶液时，阴极上H +比Mg 2+容易得电子，电极反应式2H 2O ＋2e －= H 2↑＋2OH ˉ，所以不能得到Mg 单质
(3)小于 由图1可知，随着温度升高，K 1增大，则ΔH 1>0，根据盖斯定律又得ΔH 3＝ΔH 1＋ΔH 2，所以ΔH 2<ΔH 3 (4)
7．(1) Al 2O ；
(2) ① CD ； ②增大；该反应在高温下自发，且△S ＞0，所以△H ＞0，即正反应为吸热反应，则升高温度，平衡向正方向移动。

③＞；B ；
(3) AlN + NaOH + H 2O NaAlO 2 + NH 3↑
8．(1) -746.5 kJ·mol ˉ1 (2) 否；该反应△H >0，△S <0 (3) CD
(4) 画图实线与虚线重合 (5) O 2＋4e ˉ＋ 2N 2O 5=4NO 3ˉ
△。