2020-2021化学 化学反应原理综合考查的专项 培优练习题及详细答案

2020-2021化学化学反应原理综合考查的专项培优练习题及详细答案

一、化学反应原理综合考查

1．甲醇是一种可再生能源，由CO2制备甲醇的过程可能涉及的反应如下：反应Ⅰ：

CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g) △H1=-49.58kJ·mol-1

反应Ⅱ：CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g) △H2

反应Ⅲ：CO(g)+2H2(g)CH3OH(g) △H3=-90.77kJ·mol-1

回答下列问题：

（1）反应Ⅱ的△H2=______________。

（2）反应Ⅲ能够自发进行的条件是__________ (填“较低温度”、“ 较高温度”或“任何温度”)

（3）恒温，恒容密闭容器中，对于反应Ⅰ，下列说法中能说明该反应达到化学平衡状态的是________。

A．混合气体的密度不再变化

B．混合气体的平均相对分子质量不再变化

C．CO2、H2、CH3OH、H2O的物质的量之比为1：3：1：1

D．甲醇的百分含量不再变化

（4）对于反应Ⅰ，不同温度对CO2的转化率及催化剂的效率影响如图所示，下列有关说法不正确的是__________。

A．其他条件不变，若不使用催化剂，则250℃时CO2的平衡转化率可能位于M1

B．温度低于250 ℃时，随温度升高甲醇的产率增大

C．M点时平衡常数比N点时平衡常数大

D．实际反应应尽可能在较低的温度下进行，以提高CO2的转化率

（5）若在1L密闭容器中充入3molH2和1molCO2发生反应Ⅰ，250℃时反应的平衡常数

K=______；若要进一步提高甲醇体积分数。可采取的措施有_________________。

（6）下图是电解Na2CO3溶液的装置图。

阴极的电极反应式为________________

【答案】+41.19kJ·mol -1 较低温度 BD ABD 0.148(或者427

) 增大压强(降低温度) 2H ++2e -==H 2↑或2H 2O+2e -==H 2↑+2OH -

【解析】

【分析】

本题考查盖斯定律，热化学反应与过程无关，只与始态与终态有关，△H 2=△H 1-

△H 3=+41.19kJ/mol ；△G==△H－T△S，T 为温度，△G<0，可自发进行，反应Ⅲ：△H<0, △S<0，较低温度可自发进行；平衡状态的判断，同一物质的正逆反应速率相等，本题中ρ=m/V ，质量与体积均不变，密度自始至终不变，不可做为判断依据；M=m/n ，质量不变，物质的量减少，可做判断依据；反应物与生成物平衡时的比例不一定为1：3：1：1，不可以；只要平衡则甲醇的百分含量不再变化，可以；化学反应条件的选择，既要考虑反应时的产量，又要考虑反应的速率；32322()()()()

c C H OH c H O K c CO c H ⨯=⨯，250℃时转化率为50%；电解池中阳极失电子，溶液中为水提供的氢氧根离子失电子，产生的氢离子和钠离子向阴极区域移动，而阴极附近的水提供的氢离子得电子，生成氢气。

【详解】

（1）本题考查盖斯定律，热化学反应与过程无关，只与始态与终态有关，△H 2=△H 1-△H 3=+41.19kJ/mol ；（2）△G==△H－T△S，T 为温度，△G<0，可自发进行，反应Ⅲ：

△H<0, △S<0，较低温度可自发进行；（3）平衡状态的判断，同一物质的正逆反应速率相等，本题中ρ=m/V ，质量与体积均不变，密度自始至终不变，不可做为判断依据；M=m/n ，质量不变，物质的量减少，可做判断依据；反应物与生成物平衡时的比例不一定为1：3：1：1，不可以；只要平衡则甲醇的百分含量不再变化，可以；答案为：BD ；(4)A.催化剂对反应速率有影响，对平衡的限度无影响，A 错误；B.该反应为放热反应，降低温度平衡正向移动，产率提高，B 正确；C.升高温度平衡向左移动，化学平衡常数变小，C 错误；D. 实际反应应尽可能在催化效率最高时，D 错误；答案为ABD ；

(5) CO 2 + 3H 2

CH 3OH + H 2O 250℃时转化率为50%

初始量：1 3

反应量：0.5 1.5 0.5 0.5

平衡： 0.5 1.5 0.5 0.5 32322()()()()

c C H OH c H O K c CO c H ⨯=⨯，K=0.148；提高甲醇的体积分数为：增大压强(降低温度)； (6) 电解池中阳极失电子，溶液中为水提供的氢氧根离子失电子，产生的氢离子和钠离子向阴极区域移动，而阴极附近的水提供的氢离子得电子，生成氢气，2H ++2e -==H 2↑或

2H 2O+2e -==H 2↑+2OH -

【点睛】

判断化学平衡的依据：同一物质的正逆反应速率相等，还可以为延伸出的依据，需要具体分析，本题中ρ=m/V ，质量与体积均不变，密度自始至终不变，不可做为判断依据；

M=m/n ，质量不变，物质的量减少，可做判断依据；反应物与生成物平衡时的比例不一定为1：3：1：1；甲醇的百分含量不再变化则可以。

2．（1）如图的氮循环是生态系统物质循环的重要部分，人类活动加剧了氮循环中的物质转化。

①下列说法正确的是_______（填字母序号）

A．固氮过程中，N2只做氧化剂

B．硝化过程需要有氧化剂参与

C．反硝化过程有助于弥补人工固氮对氮循环造成的影响

D．同化、氨化过程中，实现了氮元素在无机物和有机物之间的转化

②反硝化过程中，CH3OH可作为反应的还原剂，1mol还原剂失去6mol电子。请将该反应的离子方程式补充完整：5CH3OH+□NO3—□_______+□_______+□_______+□_______，_____________

（2）研究表明，氮氧化物（NO x）和二氧化硫都与大气中雾霾的形成有关。

①已知：SO 2生成SO3总反应方程式是2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g)ΔH＝－196.6kJ/mol

此反应可通过如下两步完成：2NO(g)＋O 2(g)2NO2(g)ΔH1＝－113kJ/mol

NO 2(g)＋SO2(g)SO3(g)＋NO(g)ΔH2＝_______。

②一定温度下，向2L恒容密闭容器中充入NO2和SO2各1mol，5min达到平衡，此时容器中NO2和NO的浓度之比为1∶3，则NO2的平衡转化率是_______。

（3）砷（As）是第四周期ⅤA族元素，其化合物，有着广泛的用途。

①AsH3的稳定性比NH3的稳定性_______（填“强’’或“弱’’）。用原子结构解释原因

_______。

②常将含砷废渣（主要成分为As2S3）制成浆状，通入O2氧化，生成H3AsO4和单质硫。写出发生反应的化学方程式_______。

③298K时，将20mL3xmol•L-1Na3AsO3、20mL3xmol•L-1I2和20mLNaOH溶液混合，发生反应：AsO 33-(aq)+I2(aq)+2OH-AsO43-(aq)+2I-(aq)+H2O(l)。溶液中c(AsO43﹣)与反应时间（t）的关系如图所示。若平衡时溶液的pH=14，则该反应的平衡常数K为_______。