2020年高考化学重点知识练习题化学反应原理的综合应用含解析.doc

化学反应原理的综合应用

1.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.乙烯气相直接水合反应制备乙醇：C 2H4(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C 2H4(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。

3.二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

CO2(g)+C(s)2CO(g) ΔH2=+172.5 kJ·mol-1

S(s)+O2(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)N 2(g)+CO2(g) ΔH=－34.0kJ/mol

反应b：2C(s)+2NO 2(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)

浓度(mol·L-1)

0 10 20 30 40 50

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，① C(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(SO 2)，故B 错误；

C 、其他条件不变，增大SO 2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，SO 2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，N 2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，NO 2的转化率加快；假设通入1molNO 2，2C(s)＋2NO 2(g)

N 2(g)＋2CO 2(g)

起始： 1 0 0 变化： 0.4 0.2 0.4

平衡： 0.6 0.2 0.4 1100kPa 时，NO 2的体积分数为0.6mol/(0.6＋0.2＋0.4)mol×100%=50%；

②NO 2的体积分数为1/2，N 2的体积分数为0.2mol/(0.6＋0.2＋0.4)mol=1/6，CO 2的体积分数为1/3，

K p =

22

2

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.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NO2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） 2NO2（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：1.5

100%

2.5

?=60% k=

2

2

1.5

10.5

?

=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NH4+，三步法配平①根据化合价变化，标明转移电子数NO+5e-=NH4+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-=NH4+③根据原子守恒确定水分子的位置和系数NO+6H++5e-=NH4++H2O；因此电极反应式为NO+6H++5e-=NH4++H2O；

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CuSO4的反应方程式：CuO + H2SO4 === CuSO4 + H2O、________。

（2）“吸收”过程：

① 2NO(g) + O2(g) 2NO2(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NO2的有关反应如下：

反应Ⅰ：2NO2(g) + H2O(l) === HNO3(aq) + HNO2(aq) ?H = -116.1 kJ·mol-1

反应Ⅱ：3HNO2(aq) === HNO3(aq) + 2NO(g) + H2O(l) ?H = -75.9 kJ·mol-1

用水吸收NO2生成HNO3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）+-223HNO -2e+H O=3H +NO

（4）①2+-2-+2242Cu +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

?。 6.十九大报告指出：“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。