高考化学二轮复习：主观题综合训练 化学反应原理 含答案

精品文档精品文档 精品文档精品文档化学反应原理【主观题综合训练】化学反应原理1(2016江西三校联考)工业合成氨与制备硝酸一般可连续生产，流程如下图所示。(1) 工业生产时，制取氢气的一个反应为CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)，T 时，往1 L密闭容器中充入0.2 mol CO和0.3 mol水蒸气。反应建立平衡后，体系中c(H2)=0.12 molL-1。该温度下此反应的平衡常数K=。(2) 合成塔中发生反应N2(g)+3H2(g)2NH3(g)H”、“”或“=”)573 K。T/ T1300T2K1.001072.451051.88103(3) N2和H2以铁作催化剂从145 就开始反应，不同温度下NH3的产率如右图所示。温度高于900 时，NH3产率下降的原因是 。(4) 硝酸厂的尾气直接排放将污染空气，目前科学家探索利用燃料气体中的甲烷等将氮氧化物还原为氮气和水，其反应机理如下：CH4(g)+4NO2(g)4NO(g)+CO2(g)+2H2O(g)H=-574 kJ mol-1CH4(g)+4NO(g)2N2(g)+CO2(g)+2H2O(g)H=-1 160 kJ mol-1则甲烷直接将NO2还原为N2的热化学方程式为 。(5) 氨气在纯氧中燃烧，生成一种单质和水。科学家利用此原理，设计成氨气-氧气燃料电池，则在碱性条件下通入氨气的电极发生的电极反应式为 。2(2015咸阳模拟)硫酸盐主要来自地层矿物质，多以硫酸钙、硫酸镁的形态存在。(1) 已知：Na2SO4(s)Na2S(s)+2O2(g)H1=+1 011.0 kJ mol-1C(s)+O2(g)CO2(g)H2=-393.5 kJ mol-12C(s)+O2(g)2CO(g)H3=-221.0 kJ mol-1则反应Na2SO4(s)+4C(s)Na2S(s)+4CO(g)H4=kJ mo，该反应能自发进行的原因是；工业上制备Na2S不用反应，而用反应的理由是 。(2) 已知不同温度下2SO2+O22SO3的平衡常数见下表。温度/527758927平衡常数7841.00.041 233 时，CaSO4热解所得气体的主要成分是SO2和O2，而不是SO3的原因是。(3) 高温时，用CO还原MgSO4可制备高纯MgO。750 时，测得气体中含等物质的量SO2和SO3，此时反应的化学方程式是 。将上述反应获得的SO2通入含PtC的酸性溶液，可还原出Pt，则反应的离子方程式是 。由MgO可制成“镁-次氯酸盐”燃料电池，其装置示意图如右图，则正极的电极反应式为。3(2015保定二模)氢在地球上主要以化合态的形式存在，是宇宙中分布最广泛的物质，它构成了宇宙质量的75%，属于二次能源。工业上生产氢的方式很多，常见的有电解水制氢、煤炭气化制氢、重油及天然气水蒸气催化制氢等。氢气是一种理想的绿色能源，图1为氢能产生和利用的途径。图1图2图3(1) 图1的四个过程中能量转化形式有(填字母)。A. 2种B. 3种C. 4种D. 4种以上(2) 电解过程要消耗大量的电能，而使用微生物作催化剂在阳光下也能分解水。2H2O(l)2H2(g)+O2(g)H12H2O(l)2H2(g)+O2(g)H2以上反应的H1(填“”或“=”)H2。(3) 已知H2O(l)H2O(g)H=+44 kJmol-1，依据图2能量变化写出氢气燃烧生产液态水的热化学方程式：。(4) 氢能利用需要选择合适的储氢材料。NaBH4是一种重要的储氢载体，能与水反应生成NaBO2，且反应前后B的化合价不变，该反应的化学方程式为。镧镍合金在一定条件下可吸收氢气生成氢化物：LaNi3(s)+3H2(g)LaNi3H6(s)H0，欲使LaNi3H6(s)释放出气态氢，根据平衡移动的原理，可改变的条件之一是。一定条件下，如图3所示装置可实现有机物的电化学储氢，使C7H8转化为C7H14，则电解过程中产生的气体X为，电极A上发生的电极反应式为 。4(2015江西模拟)铁元素是重要的金属元素，单质铁在工业和生活中应用广泛。铁还有很多重要的化合物及其化学反应，如铁与水的反应：3Fe(s)+4H2O(g)Fe3O4(s)+4H2(g)H(1) 上述反应的平衡常数表达式为。(2) 已知：3Fe(s)+2O2(g)Fe3O4(s)H1=-1 118.4 kJ mol-12H2(g)+O2(g)2H2O(g)H2=-483.8 kJ mol-12H2(g)+O2(g)2H2O(l)H3=-571.8 kJ mol-1则H=。(3) 已知在T 时，该反应的平衡常数K=16，在2 L恒温恒容密闭容器甲和乙中，分别按下表所示加入物质，经过一段时间后达到平衡。FeH2O(g)Fe3O4H2甲/mol1.01.01.01.0乙/mol1.01.51.01.0容器甲中H2O的平衡转化率为(结果保留一位小数)。下列说法正确的是(填字母)。A. 若容器压强恒定，则反应达到平衡状态B. 若容器内气体密度恒定，则反应达到平衡状态C. 甲容器中H2O的平衡转化率大于乙容器中H2O的平衡转化率D. 增加Fe3O4就能提高H2O的转化率(4) 在三个2 L恒容绝热(不与外界交换能量)的装置中加入起始物质，起始时与平衡后的各物质的量见下表。FeH2O(g)Fe3O4H2起始/mol3.04.000平衡/molmnpq若向上述平衡后的装置中分别继续按A、B、C三种情况加入物质，见下表：FeH2O(g)Fe3O4H2A/mol3.04.000B/mol001.04.0C/molmnpq当上述可逆反应再一次达到平衡状态后，将上述各装置中H2的百分含量按由大到小的顺序排列：(用A、B、C表示)。(5) 已知常温下Fe(OH)3的Ksp=4.010-39，将某FeCl3溶液的pH调为3，此时溶液中c(Fe3+)=(结果保留2位有效数字)molL-1。5(2015太原模拟)为治理环境，减少雾霾，应采取措施减少二氧化硫、氮氧化物(NOx)和CO2的排放量。. 处理NOx的一种方法是利用甲烷催化还原NOx。CH4(g)+4NO2(g)4NO(g)+CO2(g)+2H2O(g)H1=-574 kJ mol-1CH4(g)+2NO2(g)N2(g)+CO2(g)+2H2O(g)H2=-586.7 kJ mol-1图1图2图3(1) 若用4.48 L CH4还原NO生成N2，则放出的热量为kJ。(气体体积已折算为标准状况下)(2) NOx可用强碱溶液吸收产生硝酸盐。在酸性条件下，FeSO4溶液能将N还原为NO，NO能与多余的FeSO4溶液作用生成棕色物质，这是检验N的特征反应。写出该过程中产生NO的离子方程式：。(3) 用电化学处理含N的废水，电解的原理如图1所示，则电解时阴极的电极反应式为；当电路中转移20 mol电子时，交换膜左侧溶液质量减少g。. 利用I2O5消除CO污染的反应为5CO(g)+I2O5(s)5CO2(g)+I2(s)。不同温度下，向装有足量I2O5固体的2 L恒容密闭容器中通入4 mol CO，测得CO2的体积分数()随时间(t)变化曲线如图2所示。(4) T1时，该反应的化学平衡常数的数值为。(5) 下列说法不正确的是(填字母)。A. 容器内气体密度不变，表明反应达到平衡状态B. 两种温度下，c点时体系中混合气体的压强相等C. d点时，在原容器中充入一定量氦气，CO的转化率不变D. b点和d点时化学平衡常数的大小关系：KbKd. 以二氧化钛表面覆盖Cu2Al2O4 为催化剂，可以将CO2和CH4通过反应CO2(g)+CH4(g)CH3COOH(g)H”、“”、“=”或“”)v逆。(3) 全钒液流储能电池是利用不同价态离子的氧化还原反应来实现化学能和电能相互转化的装置，其原理如下图所示。当左槽溶液逐渐由黄变蓝，其电极反应式为 。充电过程中，右槽溶液颜色变化是。若用甲醇燃料电池作为电源对其充电时，若消耗甲醇4.8 g时，电路中转移的电量为(法拉第常数F=9.65l04 C mol-1)。【主观题综合训练答案】化学反应原理1(1) 1(2) (3) 温度高于900 时，平衡向左移动(4) CH4(g)+2NO2(g)N2(g)+CO2(g)+2H2O(g)H=-867 kJ mol-1(5) 2NH3-6e-+6OH-N2+6H2O【解析】 (1) CO(g)+H2O(g)CO2 (g)+H2(g)初始/molL-1：0.20.300变化/molL-1：0.120.120.120.12平衡/molL-1：0.080.180.120.12则K=1。(2) 对于放热反应，温度升高，化学平衡逆向移动，导致平衡常数减小，所以T10一氧化碳能保护硫化钠不被氧化(2) 1 233 时，平衡常数远远小于1，气体主要以二氧化硫和氧气的形式存在(3)CO+2MgSO42MgO+CO2+SO2+SO3PtC+SO2+2H2OS+4H+4Cl-+PtClO-+2e-+H2OCl-+2OH-【解析】 (1) 依据盖斯定律计算2+得到反应的热化学方程式：Na2SO4(s)+4C(s)Na2S(s)+4CO(g)H4=+569.0 kJmol-1；该反应能自发进行的原因是焓变H0、S0，高温下满足H-TS0，反应自发进行；工业上制备Na2S不用反应，因为分解后生成的硫化钠易被氧气氧化，而用反应Na2SO4(s)+4C(s)Na2S(s)+4CO(g)，在一氧化碳环境中避免了硫化钠被氧化。(2) 依据图表数据可知，平衡常数随温度升高而减小，说明反应是放热反应，升温平衡逆向移动，1 233 时，平衡常数远远小于1，气体主要以二氧化硫和氧气的形式存在。(3) 用CO还原MgSO4可得到MgO、CO2、SO2和SO3，方程式为CO+2MgSO42MgO+CO2+SO2+SO3。SO2通入含PtC的酸性溶液，可还原出Pt，二氧化硫被氧化为硫酸，反应的离子方程式为PtC+SO2+2H2OS+4H+4Cl-+Pt。由图可知镁-次氯酸盐”燃料电池中Mg与ClO-、H2O反应生成Cl-与Mg(OH)2，该电池反应的总反应为Mg+ClO-+H2OCl-+Mg(OH)2，正极是ClO-得到电子发生还原反应，电极反应式为ClO-+2e-+H2OCl-+2OH-。3(1) D(2) =(3) 2H2(g)+O2(g)2H2O(l)H=-571.6 kJ mol-1(4) NaBH4+2H2ONaBO2+4H2升高温度(或降低压强)O2C7H8+6H+6e-C7H14【解析】 (1) 由图1中4个过程可知，能量转化形式有太阳能转化成电能，电能与化学能之间的转化，化学能转化成热能、光能等，所以4个过程中能量转化形式有4种以上。(2) 因为焓变只与反应物和生成物的状态及其系数有关，2H2O(l)2H2(g)+O2(g)H1 2H2O(l)2H2(g)+O2(g)H2反应物、生成物完全相同，所以H1=H2。(3) 由图像可知H2(g)+O2(g)H2O(g)H=683.8 kJmol-1-925.6 kJmol-1=-241.8 kJ mol-1，已知H2O(l)H2O(g)H=+44 kJ mol-1，利用盖斯定律将2-2可得2H2(g)+O2(g)2H2O(l)H=-571.6 kJ mol-1。(4) NaBH4与水发生氧化还原反应生成NaBO2和H2，化学方程式为NaBH4+2H2ONaBO2+4H2。欲使LaNi3H6 (s)释放出气态氢，则平衡逆向移动，由LaNi3(s)+3H2(g)LaNi3H6(s)HCA(5) 4.010-6【解析】 (1) 3Fe(s)+4H2O(g)Fe3O4(s)+4H2(g)的平衡常数K=。(2) 3Fe(s)+2O2(g)Fe3O4(s)H1=-1 118.4 kJ mol-12H2(g)+O2(g)2H2O(g)H2=-483.8 kJ mol-12H2(g)+O2(g)2H2O(l)H3=-571.8 kJ mol-1依据盖斯定律-2得到3Fe(s)+4H2O(g)Fe3O4(s)+4H2(g)H=-150.8 kJmol-1。(3) 设甲容器中达到平衡时转化的水的物质的量为x mol，3Fe(s)+4H2O(g)Fe3O4(s)+4H2(g)起始量/mol：1.01.01.01.0转化量/mol：xx平衡量/mol：1.0-x1.0+x则K=16，所以x=，则甲容器中H2O的平衡转化率为100%=33.3%。该反应为气体体积不变的反应，所以容器内压强始终不变，不能用压强判断平衡状态，A错；水蒸气的密度与氢气的密度不同，所以当容器内的密度不变时，即是平衡状态，B正确； 设乙中水转化了x mol，则=K=16，则x=0.667，所以乙中水的转化率为100%=44.4%，大于甲中水的转化率，C错；增加固体的量平衡不移动，所以水的转化率不变，D错。(4) 由于反应前后气体体积相等，所以C条件下，平衡不移动，氢气的体积分数与平衡时相同；A状况下，反应正向进行生成氢气，反应放出热量使容器温度升高，抑制反应继续生成氢气，故氢气体积分数较低；B状况下，反应逆向进行生成Fe和水，是吸热过程，使容器温度降低，抑制反应继续消耗氢气，所以氢气的体积分数较高。故H2的百分含量按由大到小的顺序排列：BCA。(5) 已知Fe(OH)3的Ksp=4.010-39，而某FeCl3溶液的pH为3，即c(H+)=10-3 molL-1，则c(OH-)=10-11 molL-1，所以c(Fe3+)=4.010-6。5(1) 119.88(2) 3Fe2+N+4H+3Fe3+NO+2H2O(3) 2N+12H+10e-N2+6H2O180(4) 1 024(5) BD(6) 温度超过250 时，催化剂的催化效率降低250 时，催化剂的催化效果最好，升高温度耗费较高的能量，并且低温条件有利于平衡向着正反应方向移动【解析】 (1) 由盖斯定律2-得到CH4(g)+4NO(g)2N2(g)+CO2(g)+2H2O(g)H=-599.4 kJmol-1，若用4.48 L即0.2 mol CH4还原NO生成N2，则放出的热量为599.4 kJmol-10.2 mol=119.88 kJ。(2) 酸性条件下，亚铁离子和硝酸根离子反应生成铁离子、一氧化氮和水，离子方程式为3Fe2+N+4H+3Fe3+NO+2H2O。(3) 根据图像知，硝酸根离子得电子发生还原反应，则Ag-Pt作阴极，阴极上电极反应式为2N+12H+10e-N2+6H2O，Pt电极为阳极，阳极反应为2H2O-4e-O2+4H+，当转移20 mol电子时，阳极消耗10 mol水，产生20 mol H+进入阴极室，交换膜左侧溶液质量减少180 g。(4) 5CO(g)+I2O5(s)5CO2(g)+I2(s)起始量/mol： 40转化量/mol： yyb点量/mol： 4-yy根据b点时CO2的体积分数(CO2)=0.80，得y=3.2 mol，c(CO)=0.4 molL-1，c(CO2)=1.6 molL-1，T1时化学平衡常数K=1 024。(5) 因为条件为恒容，而反应前后气体质量变化，所以容器内气体密度不变时，表明反应达到平衡状态，A正确；c点为交点，气体物质的量分别相等，但两种温度下，体系中混合气体的压强不等，B错；反应前后气体体积不变，充入一定量氦气，平衡不移动，CO的转化率不变，C正确；b点比d点时生成物CO2的体积分数大，说明反应进行的程度大，则化学平衡常数：KbKd，D错误。(6) 温度超过250 时，催化剂的催化效率降低，所以温度升高而乙酸的生成速率降低。工业生产中该反应的温度常选择250 ，不选择400 ，从综合经济效益考虑，是因为250 时，催化剂的催化效果最好，升高温度耗费较高的能量，并且低温条件有利于平衡向着正反应方向移动。6(1) 2NH3+CO2NH2COONH4(2) BD(3) 减小(4) c(CNO-)c(N)c(H+)c(OH-)(5) CO(NH2)2-6e-+8OH-C+N2+6H2O0.2【解析】 (1) 该过程实际上分两步进行，第一步产生氨基甲酸铵，反应方程式为2NH3+CO2NH2COONH4。(2) 从图像中可知060 min二氧化碳的转化率始终增大，到60 min后保持不变，说明该反应达到平衡状态，A正确；设氨气的物质的量为4 mol，则二氧化碳的物质的量为1 mol，平衡时消耗的二氧化碳为1mol60%=0.6mol，2NH3+CO2CO(NH2)2+H2O初始量/ mol：4100转化量/mol：1.20.6则氨气的转化率=100%=30%，B错误；反应达到平衡后再增加氨气的用量可以使平衡进一步向正反应方向移动，二氧化碳转化率提高，C正确；N点反应达到平衡，N点的正反应速率v正(CO2)等于N点的逆反应速率v逆(CO2)，M点时生成物的浓度低于N点，所以M点的逆反应速率v逆(CO2)小于N点的逆反应速率v逆(CO2)，也就是小于N点的正反应速率v正(CO2)，D错。(3) 题给H=-536.1 kJmol-1，所以升高温度，平衡常数K减小。(4) 25 NH3H2O的电离常数为1.710-5，氰酸HCNO的电离常数为3.310-4，所以氰酸铵水溶液中铵根离子的水解程度大于氰酸根离子的水解程度，溶液呈酸性，所以离子浓度大小顺序为c(CNO-)c(N)c(H+)c(OH-)。(5) 尿素CO(NH2)2中的氮由-3价到0价，发生氧化反应，所以a为阳极，电极反应式为CO(NH2)2-6e-+8OH-C+N2+6H2O；根据关系式：CO(NH2)26e-3H2，所以尿素的质量为 g=0.2 g。7(1) CH3OH(l)+O2(g)CO(g)+2H2O(l)H=-442.8 kJ mol-1(2) 0.08 molL-1min-1(3) V+2H+e-VO2+H2O由绿色变为紫色8.685104 C【解析】 (1) 由盖斯定律计算，(-4)得到甲醇不完全燃烧生成CO和液态水的热化学反应方程式为CH3OH(l)+O2(g)CO(g)+2H2O(l)H=-442.8 kJ mol-1。(2) 在一定温度下，向2 L密闭容器中充入1 mol CO和2 mol H2，发生上述反应，5 min反应达平衡，此时CO的转化率为80%，则CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)起始量/molL-1：0.510变化量/molL-1：0.40.80.4平衡量/molL-1：0.10.20.4前5 min内甲醇的平均反应速率=0.08 molL-1min-1；已知该反应在低温下能自发进行，H-TS0，反应S0，则H0。K=100。某时刻向该平衡体系中加入CO、H2、CH3OH各0.2 mol后，浓度商Q=v逆。(3) 当左槽溶液逐渐由黄变蓝，其电极反应式为V+2H+e-VO2+H2O，说明此时为原电池，且为原电池的正极。充电过程中，右槽连接的是电源负极，为电解池的阴极，电极反应式为V3+e-V2+，V3+为绿色，V2+为紫色，故可以看到右槽溶液颜色逐渐由绿色变为紫色。若用甲醇燃料电池作为电源对其充电时，若消耗甲醇4.8 g时，物质的量为0.15 mol，电极反应为CH3OH-6e-+8OH-C+6H2O，电子转移0.15 mol6=0.9 mol，电路中转移的电量=9.65104C mol-1 0.9 mol=8.685104 C。