高考化学复习松口中学20高三化学 三轮复习专题10 反应原理

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松口中学2015届高三化学 三轮复习专题10 反应原理
1．（2015广州调研）甲烷水蒸气重整制合成气是利用甲烷资源的途径之一，该过程的主要反应是反应①： CH 4(g) + H 2
O(g) CO(g) + 3H 2(g) ΔH > 0
（1）已知：
CH 4(g) + 2O 2(g) = CO 2(g) + 2H 2O(g) ΔH 1 = －802 kJ·mol -1 CO(g) +
2
1O 2(g) = CO 2(g) ΔH 2 = －283 kJ·mol -1 H 2(g) + 21O 2(g) = H 2O(g) ΔH 3 = －242 kJ·mol -1 则反应①的ΔH =_______________（用ΔH 1、ΔH 2和ΔH 3表示）。

（2）其他条件相同，反应①在不同催化剂（Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ）作用下反应相同时间后，CH 4的
转化率随反应温度的变化如图所示。

① 在相同条件下，三种催化剂Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ的催化效率由高到低的顺序是________。

② a 点所代表的状态____________（填“是”或“不是”）平衡状态。

③ c 点CH 4的转化率高于b 点，原因是______________________________________。

（3）反应①在恒容密闭反应器中进行，CH 4和H 2O 的起始物质的量之比为1︰2，10 h 后
CH 4的转化率为80％，并测得c (H 2O) = 0.132 mol·L －1，计算0 ~ 10 h 内消耗CH 4的平
均反应速率（写出计算过程，结果保留2位有效数字）。

Ⅲ Ⅰ Ⅱ a b c
758595700
750 800 850
C H 4的转化率/％ 温度/℃
（4）在答题卡的坐标图中，画出反应①分别在700℃和850℃下进
行时，CH 4的转化率随时间t 变化的示意图（进行必要标注）。

参考答案：
（1）ΔH 1－ΔH 2－3ΔH 3 （3分）
（2）①Ⅰ>Ⅱ>Ⅲ（或Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ） （2分） ② 不是 （2分） ③ b 、c 点表示的状态均未达到平衡，c 点温度较高，反应速率较快，故CH 4的转化率较大。

（2分）
（3）设CH 4和H 2O 的起始物质的量分别为x 和2x ，容器体积为V
CH 4(g) + H 2
O(g) CO(g) + 3H 2(g)
n 始（mol ） x 2x 0 0
n 变（mol ） 0.8x 0.8x 0.8x 0.8x
n 末（mol ） 0.2x 1.2x 0.8x 0.8x （2分）
1.2x = 0.132V
x =0.11V （mol ） （1分）
v (CH 4) = 0.8×0.11V /（V ×10）= 8.8×10－3 （mol·L －1·h －1） （1分）
（4）
（3分）
2．（2015广州一模）“硫碘循环”法是分解水制氢气的研究热点，涉及下列三个反应：
反应Ⅰ：SO 2(g) + I 2(aq) + 2H 2O(l) ＝ 2HI(aq) + H 2SO 4(aq)
反应Ⅱ：
2HI(g) H 2(g) + I 2(g)
反应Ⅲ：2H 2SO 4
(g) 2H 2O(g) + 2SO 2(g) + O 2(g)
（1）反应Ⅲ实际上分两步进行：
H 2SO 4(g)＝SO 3(g) + H 2O(g) ∆H 1
2SO 3
(g) 2SO 2(g) + O 2(g) ∆H 2
则反应Ⅲ的反应热∆H ＝________（用∆H 1、∆H 2表示）。

（2）某温度下将1mol HI 充入密闭容器中发生反应Ⅱ，达到第1次平衡后，用选择性膜完全分离出H 2，达到第2次平衡后再次分离H 2，重复多次，平衡时n (HI)如下表：
达到平衡的次数
第1次 第2次 第3次 第4次 第5次 ……
n (HI)/mol 0.78 0.67 0.60 0.55 0.51 ……
① 第1次平衡时，HI 的转化率为________％。

0 t /h
C H 4的转化率/％ 700℃
850℃
②归纳出分离H2的次数对HI转化率的影响：_______________________________
③计算第2次平衡时H2和I2的物质的量（写出计算过程）。

（3）反应Ⅰ发生时，溶液中存在化学平衡：I2(aq) +
—(aq)，其反应速率极快且平衡常数很大。

I—(aq) I
现将1mol SO2缓缓通入含1 mol I2的水溶液中恰好完
全反应。

在答题卡中，画出溶液中I3—的物质的量n( I3—)
随反应时间t变化的曲线图。

参考答案：
（1）2∆H1+ ∆H2（2分）
（2）① 22 （2分）
②随着分离H2次数的增加，HI的转化率逐渐提
高，但提高幅度逐渐减小（4分）
③（6分）
(g) + I2(g)
2HI(g) H
起始/mol 1 0 0
变化/mol 1-0.78=0.22 0.11 0.11
第1次平衡/mol 0.78 0.11 0.11
分离出H2后/mol 0.78 0 0.11
变化/mol 0.78-0.67=0.11 0.055 0.055
第2次平衡/mol 0.67 0.055 0.165
即：n(H 2)＝0.055mol，n(I2)＝0.165mol
（3）（2分）
3．（2015梅州一模）NH3能被O2氧化生成NO，进而氧化成NO2，用来制造硝酸；将NO2(g)转化为N2O4(l)，再制备浓硝酸。

（1）2NO(g)+ O
(g)2NO2(g)。

在其他条件相同时，分别测得NO的平衡转化率的不同
压强（P1、P2）下随温度变化的曲线如右图。

①P1______(填“>”或“<”)P2
②随温度升高，该反应平衡常数变化的趋势是_________________________________。

（2）已2NO 2(g)N2O4(g) △H1<0 2NO2(g)N2O4(l) △H2<0
下列能量变化示意图中，正确的是_______(填序号)
（3）50℃时在容积为1.0L的密闭容器中，通入一定量的N2O4，发生反应N2O4(g)
2NO2(g)，随着反应的进行，混合气体的颜色变深。

达到平衡后，改变反
应温度T，10s后又达到平衡，这段时间内，c(N2O4)以0.0020mol/(L·s)的平均
速率降低。

①50℃时，体系中各物质浓度随时间变化如右图所示。

在0～60s时段，反应速
率v(NO2)为_______________mol/(L·s)。

②T______(填“>”或“<”) 50℃。

③计算温度T时该反应的平衡常数K（写出计算过程）。

46 44 42 40 38 36 34 32
（4）科学家正在开发以氨代替氢气的新型燃料电池有许多优点；制氨工业基础好、技术成熟、成本低、储运方便等。

直接供氨式碱性（KOH ）燃料电池的总反应为：
4NH 3+3O 2==2N 2+6H 2O ，氨气应通入_______ (填“正极”或“负极”)室，正极反应式为_________________________
参考答案：
（1）① ＜（1分） ② 逐渐减小（1分） （2） A （2分）
（3） ① 0.0020（2分） ② ＞（2分）
③ 反应达平衡时N 2O 4的浓度减少0.0020 mol/(L·s) ×10s ＝0.020 mol/L （1分）
N 2O 4(g) 2NO 2(g)
起始浓度(mol/L) 0.040 0.12
平衡浓度(mol/L) （0.040－0.020）（0.12＋0.020×2）（2分）
（4） 负极（1分） 3O 2 ＋ 6H 2O ＋ 12e －＝12OH －（2分）
4．（2015广州增城调研）
二甲醚是重要的有机中间体，利用二氧化碳加氢合成二甲醚能变废为宝，且可替代汽油作为新型清洁燃料。

（1）常温常压下，二氧化碳加氢可选择性生成二甲醚或一氧化碳：
①CO 2 (g)＋3H 2(g)＝CH 3OH(l)＋H 2O(l) △H ＝－55.7 kJ/mol
②2CH 3OH(l) ＝ CH 3OCH 3(g)＋H 2O (l) △H ＝－23.4 kJ/mol
③CO 2 (g)＋3H 2(g) ＝CO (g) + H 2O (l) △H >0
则CO 2(g)加氢转化为CH 3OCH 3(g)和H 2O (l)的热化学方程式是
___________________________________________________________________。

（2）合成二甲醚往往选用硅铝混合物作催化剂，硅铝比例不同，生成二甲醚或一氧化碳的物质的量分数不同。

下图是硅铝比与产物选择性图：
＝1.28（2分） c(N 2O 4) c 2(NO 2) ＝ 0.020 0.16×0.16 ＝ K A · 40 80 120 160 200 硅铝比
二甲醚物质的量分数% 280o C 230o C · B
反应③的平衡常数表达式为，图中A点和B点的平衡常数比较：K A______K B（填“>、=、<”）。

根据以上两条曲线，写出其中一条变化规律：
__________________________________________________________________________。

（3）在280o C时，向一个2L的密闭容器中加入等量2mol二氧化碳和氢气，A点二甲醚的浓度为0.15 mol·L－1，计算在A点二氧化碳的转化率，要求写出计算过程。

（4）二甲醚逐渐发展为替代汽油的清洁燃料，在二甲醚燃料电池中，二甲醚通入______极，碱性条件下，该电极反应式是。

参考答案：
（1）2CO2(g)+6H2(g) = CH3OCH3(g)+3 H2O(l) △H＝－134.8kJ/mol （3分）
（2）K=（2分）“=” （2分）
a.温度越高，二甲醚的选择性越大；
b.低温时硅铝比对二甲醚的选择性影响不大，高温时随着硅铝比增大，二甲醚的选择性先增大后减小。

（其它正确答案均可得分，2分）
（3）初始状态c(CO2)=2mol/2L=1mol/L
2CO2 + 6H2 = CH3OCH3 + 3 H2O
起始浓度（mol/L）1.00 1.00 0 0
变化浓度（mol/L）0.30 0.90 0.15 0.45
平衡浓度（mol/L）0.70 0.10 0.15 0.45
CO2的转化率=（2分，答案正确且有过程均给2分）（4）负（2分）CH3OCH3+16OH-－12e-═2CO32-+11H2O（3分，配平错误只扣1分）
5．（2013全国高考改编）二甲醚(CH3OCH3)是无色气体，可作为一种新型能源。

由合成气(组成为H2、CO和少量的CO2)直接制备二甲醚，其中的主要过程包括以下四个反应：
甲醇合成反应：
(i)CO(g)+2H2(g)==CH3OH(g) △H1 = －90.1kJ·mol－1
(ii)CO2(g)+3H2(g)==CH3OH(g)+H2O(g) △H = －49.0kJ·mol－1
水煤气变换反应：
(iii)CO(g)+H2O(g)==CO2(g)+H2(g) △H = －41.1kJ·mol－1
二甲醚合成反应：
(iv)2CH3OH(g)==CH3OCH3(g)+H2O(g) △H = －24.5kJ·mol－1
回答下列问题：
（1）Al2O3是合成气直接制备二甲醚反应催化剂的主要成分之一。

工业上从铅土矿制备较高纯度Al2O3的主要工艺流程是(以化学方程式表示)___________________________________，_____________________________________，______________________________________。

（2）分析二甲醚合成反应(iv)对于CO转化率的影响________________________________ _____________________________________________________________________________。

（3）由H2和CO直接制备二甲醚(另一产物为水蒸气)的热化学方程式为：
______________________________________________________________________________。

根据化学反应原理，分析增加压强对直接制备二甲醚反应的影响______________________ ______________________________________________________________________________。

（4）有研究者在催化剂(含Cu－Zn－Al－O和Al2O3)、压强为5.0 MPa的条件下，由H2和CO 直接制备二甲醚，结果如右图所示。

其中CO转化率随温度升高而降低的原因是：
________________________________________________
__________________________________________。

（5）一定温度下，在恒容密闭容器中进行反应(i)，下列
描述能说明反应到达平衡状态的是：
a.容器中气体平均相对分子质量保持不变
b.容器中气体密度保持不变
c.CH3OH(g)浓度保持不变
d.CH3OH(g)的消耗速率等于H2 (g)的消耗速率
（6）一定温度下，将8mol CH3OH(g)充入5L密闭容器
中进行反应④，一段时间后到达平衡状态，反应过程中共放出49kJ热量，则CH3OH(g)的平衡转化率为，该温度下，平衡常数K=
参考答案：
（1）A12O3 +2NaOH ==2NaAlO2 + H2O NaAlO2 + CO2 + 2H2O == Al(OH)3↓+ NaHCO3
2Al(OH)3Al2O3+3H2O
（2）消耗甲醇，促进反应(i)平衡向正反应方向移动，CO转化率增大；生成的H2O，通过反应(iii)消耗部分CO，CO转化率继续增大。

（3）2CO(g)+4H2(g)==CH3OCH3(g)+H2O(g) △H = －204.7 kJ·mol－1
压强升高使平衡向正反应方向移动，CO和H2转化率增大，CH3OCH3产率增加。

压强升高使CO和H2浓度增加，反应速率增大。

（4）正反应是放热反应，温度升高，平衡向逆反应方向移动（5）ac （6）50% ；0.25 考点练习：归纳曲线变化规律。

（2014广东高考）用CaSO4代替O2与燃料CO反应，既可提高燃烧效率，又能得到高纯CO2，是一种高效、清洁、经济的新型燃烧技术，反应①为主反应，反应②和③为副反应。

① 1/4CaSO4(s)+CO(g)⇋1/4CaS(s)+CO2(g) ∆H1=-47.3kJ∙mol-1
② CaSO4(s)+CO(g)⇋CaO(s)+CO2(g) +SO2(g) ∆H2=+210.5kJ∙mol-1
(g) ∆H3=-86.2kJ∙mol-1
③CO(g)⇋1/2C(s)+1/2CO
（1）反应2CaSO4(s)+7CO(g)⇋CaS(s)+ CaO(s)+6CO2(g)+ C(s)
+SO2(g)的∆H＝___________（用∆H1、∆H2和∆H3表示）
（2）反应①－③的平衡常数的对数lgK随反应温度T的变化曲线见图18，结合各反应的∆H，归纳lgK-T曲线变化规律：
（a）__________________________________________
______________________________________________
（b）_________________________________________
参考答案：
（a）当∆H>0时，lgK随温度升高而增大，或当∆H<0时，lgK随温度升高而减小。

（b）∆H的绝对值数值越大，lgK的随温度T的影响越大。

（2014广州一模）为了研究步骤Ⅲ的工艺条件，科研小组测
定了(NH4)2Ce(NO3)6在不同温度、不同浓度硝酸中的溶解度，
结果如右图。

从图中可得出三条主要规律：
① (NH4)2Ce(NO3)6在硝酸中的溶解度随温度升高而增大
② _____________________________________________
③ _____________________________________________
参考答案：
②其它条件相同时，S随c(HNO3)减小而增大
③c(HNO3)越小，温度对S的影响越大或c(HNO3)越大，温度
对S的影响越小
（2014全国高考改编）C2H4（g）+ H2O（g）= C2H5OH（g）下图为气相直接水合法中乙烯的平衡转化率与温度、压强的关系[其中N(H2O):N(C2H4)=l:1].
图中压强(P1、P2、P3、P4)的大小顺序为，
理由是
该反应的△H 0，理由是
参考答案：P1<P2<P3<P4，温度不变时（或其它条件不变时），压强升高乙烯平衡转化率提高。

< ，压强不变时（或其它条件不变时），温度升高乙烯平衡转化率下降。

（2014清远二模）以二氧化钛表面覆盖Cu2Al2O4为催化剂，可以将CO2和CH4通过反应CO 2(g)＋CH4(g)CH3COOH(g)直接转化成乙酸。

在不同温度下催化剂的催化效率与乙酸的生成速率
如图所示。

由右图可以得出的结论是（写两条）：
反应温度/℃
________________________________________________
________________________________________________
参考答案：
其他条件不变时，100-250℃之间温度升高，催化剂的催化效率升高或乙酸的生成速率加快；其他条件不变时，250-300℃之间温度升高，催化剂的催化效率降低或乙酸的生成速率减慢；其他条件不变时，300-400℃之间温度升高，催化剂的催化效率变化不大或乙酸的生成速率加快；
（2015肇庆二模）方案2的系列操作产生的废液可以制取绿矾。

硫酸亚铁在不同温度下的溶解度和析出晶体的组成如下表所示：
温度/℃0 10 30 50 56.7 60 70 80 90
溶解度14.0 17.0 25.0 33.0 35.2 35.3 35.6 33.0 33.5
析出晶体FeSO4·7H2O FeSO4·4H2O FeSO4·H2O
从上表数据可以得出的结论是：
①
②
参考答案：①随温度升高硫酸亚铁的溶解度先升高后降低；
②温度超过60℃结晶水含量越来越少（类似意思参照给分）
考点练习：Ksp相关计算。

（2012广东高考）有人以可溶性碳酸盐为溶浸剂，则溶浸过程中会发生：CaSO4(s) + CO32—CaCO3 (s) + SO42—已知298K时，Ksp(CaCO3)= 2.80×10—9，Ksp(CaSO3)= 4.90×10—5，求此温度下该反应的平衡常数K（计算结果保留三位的效数字）。

参考答案：K=1.75×104（2014广州一模）298K时，Ksp[Ce(OH)4]＝1×10—29。

Ce(OH)4的溶度积表达式为Ksp＝_____________________。

为了使溶液中Ce4＋沉淀完全，即残留在溶液中的c(Ce4+)小于
1×10—5mol·L－1，需调节pH为__________以上。

参考答案：c(Ce4+)•c4(OH—) ；8
（2014东莞一模）C r(O H)3在溶液中存在以下沉淀溶解平衡：
C r(O H)3(s)Cr3+(aq)+3OH—(aq)，常温下，溶度积Ksp[C r(O H)3]＝1×10-32，要使c(Cr3+)不高于10-5mol/L，溶液的pH应调至。

参考答案：5（或≥5）
（2014广东六校联考）已知某温度下，Ag2SO4（M=312g/mol）的溶解度为0.624g/100g H2O，该温度下K sp（Ag2SO4）= ；（两位有效数字）参考答案：3.2×10-5（2014佛山二模）某温度下，吸收液中c(Ca2＋)一直保持为0.70mol/L，已知Ksp（CaSO3）＝1.4×10-7，则吸收后溶液中的SO32－的浓度。

（写出计算过程，结果保留2位有效数字）
参考答案：。