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1、重庆备战高考化学化学反应原理综合考查培优易错试卷练习 ( 含答案 )一、化学反应原理综合考查1 （ 15 分）甲烷水蒸气催化重整（SMR）是传统制取富氢混合气的重要方法，具有工艺简单、成本低等优点。回答下列问题：（1）已知1000 K 时，下列反应的平衡常数和反应热：CH4(g)C(s)+2H2(g) K1=10.2H12CO(g)C(s)+COH22 (g) K2=0.6CO(g)+H2O(g)223H3CO (g)+H (g) K =1.4CH422244(g)+2H O(g)CO (g)+4H (g) KH （ SMR）则 1000 K 时， K4=_； H4=_（用H1、 H2 、 H
2、3 来表示）。（2）在进入催化重整装置前，先要对原料气进行脱硫操作，使其浓度为0.5 ppm 以下。脱硫的目的为 _。（3）下图为不同温度条件下电流强度对CH4 转化率的影响。由图可知，电流对不同催化剂、不同温度条件下的甲烷水蒸气催化重整反应均有着促进作用，则可推知H4_0（填“ 或”“ 增加 10Ni-3MgO/-Al 2O3 温度高于 750 时，几种情况下的反应均达到平衡，催化剂不改变平衡状态 = 第 步的活化能大，反应速率慢【解析】【分析】【详解】（1）方程式 CH4222+2 - 得到，(g)+2H O(g)CO (g)+4H (g)，是由方程式K4= K1K 32 = 10.21.
3、42 =33.32， H4= H1+2 H3- H2。K 20.6（2）硫会与催化剂反应，会使催化剂中毒，因此要脱硫。（3）由图可知电流相同时，750 甲烷的转化率比600 时甲烷的转化率高，说明温度越高，转化率越高，K 越大，H40。（4）据图可知，随温度降低，H2 产率的变化幅度也增大，电流对H2 产率的影响作用逐渐增加； 600 时， 10Ni-3MgO/-Al 2 32O 催化剂在不同电流时H 产率的变化幅度最大，因此电流对 10Ni-3MgO/-Al 2O3 催化剂影响最为显著；测试时间为6 小时，当温度高于 750 时，由于反应速率加快，反应已经达平衡移动，而催化剂不影响平衡移动，
4、因此无论电流强度大小，有无催化剂， H2 产率趋于相同。（ 5）同一化学反应，催化剂只能改变反应的速率，对反应热不会造成影响，故过程和 H 相等。根据活化能越大，反应速率就越慢，故控制整个反应速率的是活化能较高的步骤，即控速步骤为第 步。2 氨催化氧化是硝酸工业的基础，氦气在Pt 催化剂作用下发生主反应和副反应：.4NH3(g)+5O 2(g)4NO(g)+6H O(g)H=-905 kJ/mol21.4NH3(g)+3O 2(g)2N2(g)+6H 2O(g)H2（1）已知：NOO2N2物质中断裂 1mol 化学键需要的能量 /kJ6294969422_。则H=（2）以 Pt 为催化剂，在1
5、L 密闭容器中充入1mol NH3 和 2mol O 2，测得有关物质的量与温度的关系如下图：该催化剂在高温时对反应_更有利（填“”或“”）。 520时， NH3 的转化率为 _。 520时，反应的平衡常数 K=_（数字计算式）。下列说法正确的是 _ （填标号）。A 工业上氨催化氧化生成NO时，最佳温度应控制在840左右B 增大 NH3 和 O2 的初始投料比可以提高NH3 生成 NO的平衡转化率C 投料比不变，增加反应物的浓度可以提高NH3 生成NO的平衡转化率D 使用催化剂时，可降低反应的活化能，加快其反应速率温度高于840时， NO的物质的量减少的原因可能是_。（3）在有氧条件下，新型催
6、化剂M能催化NH3 与NOx反应生成N2。NH3 与NO2 生成N2 的反应中，当生成1mol N2 时，转移的电子数为_mol。将一定比例的反应相同时间O2、 NH3 和 NOx的混合气体，匀速通入装有催化剂的反应器中反应。NOx 的去除率随反应温度的变化曲线如下图所示，在50- 250范围内随着温度的升高， NOx 的去除率先迅速上升后上升缓慢的主要原因是_。【答案】 -1265kJ/mol10.220.96AD 催化剂失去活性、有其他副反应发60%1.4530.44生、生成 NO的反应为放热反应温度升高生成NO的转化率降低24迅速上升段是催化剂7活性随温度升高增大与温度升高共同使NO去除
7、反应速率迅速增大；上升缓慢段主要是温x度升高引起的 NOx 去除反应速率增大【解析】【分析】（1）利用盖斯定律和 H=反应物总键能 -生成物总键能计算；（2） 由图可知，该催化剂在高温时，生成的NO 物质的量远大于氮气的； 根据图示 A 点计算出两个反应消耗氨气的量，再计算转化率； 利用 A 点，计算出两个反应后剩余的氨气，氧气，生成的水和N2，再根据平衡常数公式计算； A. 工业上氨催化氧化生成NO 时，根据图示可知 840 生成 NO 最多，故 A 正确；B.增大 NH 和 O的初始投料比可以降低NH转化率，提高氧气转化率，故B 错误；323C.投料比不变，增加反应物的浓度可以看成增大压强
8、，不利于向体积增大的方向进行，因此降低 NH3 生成 NO 的平衡转化率，故C 错误；D.使用催化剂时，可降低反应的活化能，加快其反应速率，故D 正确； 温度高于840 时， NO 的物质的量减少的原因可能是催化剂失去活性、有其他副反应发生、生成NO 的反应为放热反应温度升高生成NO 的转化率降低；（ 3） 8NH 3+6NO2=7N2+12H2O 根据方程式判断； 在 50-250 范围内随着温度的升高，NOx 的去除率先迅速上升后上升缓慢的主要原因是迅速上升段是催化剂活性随温度升高增大与温度升高共同使NOx 去除反应速率迅速增大；上升缓慢段主要是温度升高引起的NOx 去除反应速率增大；【详
9、解】（1）盖斯定律： - 得 2N2(g)+2O24NO(g) H= H1 - H2=-905- H2kJ/mol ；H=反应物总键能-生成物总键能 =2 942 kJ/mol +2 496 kJ/mol -4 629 kJ/mol；=360kJ/mol所以： H2=H1 - H=-905 kJ/mol -360 kJ/mol =-1265kJ/mol ；答案： -1265kJ/mol（2） 由图可知，该催化剂在高温时，生成的 NO 物质的量远大于氮气的，故该催化剂在高温下选择反应 I；答案： 520 时，4NH（g） +5O4NO（ g） +6H O（g）322变化（ mol ）：0.20.
10、250.20.34NH（ g） +3O （ g）2N （ g）+6H O（ g）3222变化（ mol ）： 0.40.30.20.60.20.4NH3 的转化率为 100%=60%1答案 :60% 在 1L 密闭容器中充入 1mol NH3 和 2mol O2， 520平衡时 n（ NO） =n（ N2） =0.2mol ，则：4NH3（ g） +5O24NO（ g）+6H2O（ g）变化（ mol ）： 0.20.250.20.34NH3（ g） +3O2（g）=2N2（ g） +6H2O（ g）变化（ mol ）： 0.40.30.20.6故平衡时， n（NH3 ） =1mol-0.2m
11、ol-0.4mol=0.4mol ，n（ O2） =2mol-0.25mol-0.3mol=1.45mol ， n（ H2O） =0.3mol+0.6mol=0.9mol ，由于容器体积为1L，利用物质的量代替浓度计算平衡常数 K= 0.220.960.441.45 3答案：0.220.960.441.453 A. 工业上氨催化氧化生成NO 时，根据图示可知840 生成 NO 最多，故 A 正确；B.增大 NH 和 O的初始投料比可以降低NH转化率，提高氧气转化率，故B 错误；323C.投料比不变，增加反应物的浓度可以看成增大压强，不利于向体积增大的方向进行，因此降低 NH3 生成 NO 的平
12、衡转化率，故C 错误；D.使用催化剂时，可降低反应的活化能，加快其反应速率，故D 正确；答案： AD 温度高于840 时， NO 的物质的量减少的原因可能是催化剂失去活性、有其他副反应发生、生成 NO 的反应为放热反应温度升高生成NO 的转化率降低；答案：催化剂失去活性、有其他副反应发生、生成NO 的反应为放热反应温度升高生成NO的转化率降低（3） 8NH3+6NO2=7N2+12H2O 生成 N2 的反应中，当生成1mol N2 时，转移的电子数为24mol ；7答案：247 反应相同时间NOx 的去除率随反应温度的变化曲线如下图所示，在50-250 范围内随着温度的升高，NOx 的去除率先
13、迅速上升后上升缓慢的主要原因是迅速上升段是催化剂活性随温度升高增大与温度升高共同使NOx 去除反应速率迅速增大；上升缓慢段主要是温度升高引起的 NOx 去除反应速率增大；答案：迅速上升段是催化剂活性随温度升高增大与温度升高共同使NOx 去除反应速率迅速增大；上升缓慢段主要是温度升高引起的NOx 去除反应速率增大【点睛】本题难点是图象分析应用，易错点平衡常数的计算，注意三段式法在平衡计算中的应用。3 中国是世界上最大的钨储藏国，超细钨粉是生产硬质合金所必须的原料。（ 1）工业上可以采用铝热还原法生产钨铁合金，已知：WO3(s)+2Al(s)=W(s)+Al2O3(s) ?H1 3Fe3O4(s)
14、+8Al(s)=9Fe(s)+4Al2O3(s) ?H2则四氧化三铁与钨反应的热化学方程式为_(反应热写为 ?H3 并用含 H1、 AH2 的代数式表示)；在反应中若有0.1molFe3O4 参加反应，则转移电子_mol 。（2）自然界中钨主要存在于黑钨矿中(主要成分是铁和锰的钨酸盐)，从中制备出黄钨(WO3)后再用 H2 逐级还原： WO3 WO2.90 WO2.72 WO2W，总反应为3H2(g)+WO3(s)?W(s)+3H2O(g) ?H，实验测得一定条件下平衡时H2 的体积分数曲线如图所示：由图可知，该反应的?H_(填 “或”“”“或 BD 75% 27 加快氢气的流速可以脱除氢气中
15、的水蒸汽，提高钨的产率【解析】【分析】【详解】（ 1） WO3(s)+2Al(s)=W(s)+Al2O3(s) ?H1 3Fe3O4(s)+8Al(s)=9Fe(s)+4Al2O3(s) ?H2由盖斯定律：-4，则四氧化三铁与钨反应的热化学方程式为3Fe3O4(s) 4W(s)=9Fe(s)4WO 3(s) H3=H2-4H1(反应热写为 ?H3 并用含 H1、 AH2 的代数式表示 )；在反应中若有 0.1molFe3O4 参加反应，则转移电子8 3 0.1mol=0.8mol。故答案为： 3Fe3O4(s)34W(s)=9Fe(s) 4WO3(s) H3=H2-4H1； 0.8；（ 2）由
16、图可知， 3H2 (g)+WO3(s) ? W(s)+3H2O(g) 随温度升高，氢气的体积分数减小，平衡正向进行，正向为吸热反应，该反应的?H0； a 点要达平衡状态，氢的体积分数要减小，反应正向进行，a 点处的v 正 v 逆 。故答案为：； ；如果上述反应在体积不变的密闭容器中达到平衡，A氢气消耗的速率与水消耗的速率相等，v 正 (H2)=v逆 (H2O)，故A 正确；B WO3 是固体，加入WO3，则H2 的转化率不变，故B 错误；C反应前后气体的质量不同，容器内气体的密度不变时，一定达到平衡状态，故确；C 正D反应前后气体的体积不变，容器内压强不变时，不一定达到平衡状态，故故答案为：
17、BD；D 错误；由图可知900K， M点时氢气的体积分数为25%，设氢气的起始量为3mol ，转化率为x，氢气的变化量为3xmol，列出三段式：3H 2 gWO3 s ? W s3H 2O g开始30转化3x3x平衡3 3x3x则有 3 3x 100% 25% ， x=0.75，氢气的平衡转化率为75%；3平衡常数可用平衡分压代替平衡浓度计算，气体分压=气体总压 物质的量分数。水蒸汽的3分压为 p 总0.75，氢气的分压为 p 总 0.25， Kp (900K)=0.753=33 =27。故答案为： 75%；0.2527；在高温下，氧化钨会与水蒸气反应生成一种挥发性极强的水钨化合物WO2(OH
18、)2，因此在反应中要适当加快氢气的流速，原因是加快氢气的流速可以脱除氢气中的水蒸汽，提高钨的产率。故答案为：加快氢气的流速可以脱除氢气中的水蒸汽，提高钨的产率。【点睛】本题考查化学平衡的计算，把握盖斯定律计算焓变、化学平衡三段法、转化率及Kp 的计算为解答的关键，侧重分析与应用能力的考查，综合性较强，难点（2）列出三段式，利用 Kp 的定义进行计算。4 研究煤的合理利用及CO2 的综合应用有着重要的意义。请回答以下问题：I.煤的气化已知煤的气化过程涉及的基本化学反应有：C(s)+H2 O(g)CO(g)+H2(g) H=+131kJ mol -1CO(g)+3H2(g)CH4(g) +H2O(
19、g) H=akJ mol -1查阅资料反应中相关化学键能数据如下表：化学键C OH HH CHOE(kJ mol -1)1072436414465(1)则反应中 a =_。24_kJ ? mol-1， 该反应在(2)煤直接甲烷化反应 C(s) + 2 H (g)CH (g) 的 H=为_ （填“高温”或“低温”）下自发进行。II.合成低碳烯烃在体积为 1 L 的 密闭容器中，充入1mol CO2 和 2 .5 mol H2, 发生 反应： 2CO2 ( g) + 622 42-1 ，测得温度对催化剂催化效率和CO2平衡转化H (g)C H (g)+4 H O(g) H=-128kJ mol率的
20、影响如右图所 示 ：(3) 图中低温时，随着温度升高催化剂的催化效率提高，但 CO 的平衡转化率却反而降2低 ，其原因是 _(4) 250时，该反应的平衡常数 K 值为 _。III.合成甲醇在恒温2 L 容积不变的密闭容器中，充入1molCO2和2223 molH , 发生反应： . CO (g)+3H (g)32p后 /p 前 ）如下表：CH OH(g)+ H O(g),测得不同时刻反应前后容器内压强变化（时间 /h123456p 后 /p 前0.900.850.820.810.800.80(5) 反应前 1 小时内的平均反应速率 v(H2）为 _mol ?L-1h-1 , 该温度下 CO2
21、 的平衡转化率为 _。【答案】 -206 -75 低温 该反应为放热反应，温度升高，平衡逆向移动，所以二氧化碳的转化率降低 1 0.3 40%【解析】【分析】【详解】（ 1）焓变 H=反应物的总键能 -生成物的总键能 =a=1072 kJ/mol +3 436 kJ/mol（- 4414kJ/mol +2 465 kJ/mol）=-206kJ/mol ，故答案为： -206；（2）由盖斯定律，方程式 +得到 C(s) + 2H2(g)4CH (g)，则 H=- 75 kJ/mol ，反应H0， S0，则低温下能使 H- T S0，所以低温能自发进行，故答案为：-75；低温；（ 3）该反应为放热
22、反应，温度升高，平衡逆向移动，则二氧化碳的平衡转化率降低，故答案为：该反应为放热反应，温度升高，平衡逆向移动，所以二氧化碳的转化率降低；（ 4） 250时，二氧化碳的平衡转化率为50%，可列三段式为：2CO2( g) + 6 H2(g)C2 H4 (g)+4 H2O(g)起始态(mol/L)12.500转化态(mol/L)0.51.50.251平衡态(mol/L)0.510.251140.251，故答案为：1；K=160.52（5）在恒温2L 容积不变的密闭容器中，充入1molCO2 和 3molH 2，发生反应，设1h 消耗二氧化碳的物质的量为x，则有三段式：CO (g)+3H (g)CH
23、OH(g)+ H O(g)2232起始态 (mol)1300转化态 (mol)x3xxx时1-x 3-3xxx1h (mol)气体压强之比等于气体的物质的量之比，则4-2x =0.9 ， x=0.2mol ，氢气的反应速率4c30.2molv= t =2L=0.3mol/(L gh) ；1h平衡状态下气体压强之比为0.8，设消耗二氧化碳的物质的量为y，则有三段式：CO2(g)+3H2 (g)CH3OH(g)+ H2O(g)起始态 (mol)1300转化态 (mol)y3yyy平衡态 (mol) 1-y 3-3yyy4-2y=0.4mol0.3；=0.8 ， y=0.4，二氧化碳的平衡转化率10
24、0%=40% ，故答案为：41mol40%。5 资源化利用 CO2，可以减少温室气体排放，还可以获得燃料或重要的化工产品。回答下列问题：(1)CO2 的捕集用饱和 Na2 CO3 溶液做吸收剂可“捕集 ” CO2。写出 “捕集 ” CO2反应的离子方式_ 。聚合离子液体是目前广泛研究的CO2 吸附剂。结合图像分析聚合离子液体吸附CO2 的有利条件是 _。(2)生产尿素：工业上以CO2、NH3 为原料生产尿素CO(NH2)2，该反应分为二步进行：第一步： 2NH3(g)+CO2(g)H2NCOONH4 (s)-1H = - 159.5 kJmol?第二步： H242 22-1NCOONH (s)
25、? CO(NH ) (s)+ H O(g) H = +116.5 kJmol写出上述合成尿素的热化学方程式_ 。该反应化学平衡常数K 的表达式： _。某实验小组模拟工业上合成尿素，在一定体积的密闭容器中投入4mol NH 3 和 1mol CO2，实验测得反应中各组分物质的量随时间的变化如图所示：已知总反应的快慢由慢的一步反应决定，则合成尿素总反应的快慢由第_步反应决定，总反应进行到_min 时到达平衡(3)合成乙酸：中国科学家首次以CH3OH、CO2 和 H2 为原料高效合成乙酸，其反应路径如图所示：原料中的 CH3OH 可通过电解法由CO2 制取，用稀硫酸作电解质溶液，写出生成CH3OH
26、的电极反应式 _ 。根据图示，写出总反应的化学方程_。【答案】 H2O + CO32- + CO2=2HCO3-低温，低流速2NH3(g)+ CO2(g)? CO(NH2)2(s)+2-1232.2二2-+323H O(g) H= -43kJ molK=H O/NHCO 55 CO + 6e + 6H = CH OH + H OCHOHHI 、Rh*+ CO + H2CH COOH + HO232【解析】【分析】(1) H2O、 CO32 、 CO2 反应生成 HCO3；根据图知，温度越低、流速越小吸附量越大；(2)利用盖斯定律求解热化学方程式；K 等于气体生成物浓度幂之积与气体反应物浓度幂之
27、积的比；达到平衡时时间越长，反应速率越慢，慢反应决定整个反应速率；各物质的物质的量不变时反应达到平衡状态；反应生成 CH3CH2OH；(3)电解时， CO2 失电子和 H根据图知，反应物是CH3CH2OH、 CO2 和 H2，生成物是 CH3COOH和水， LiI 和 Rh 作催化剂。【详解】232 、 CO23，离子方程式为H23223；(1) H O、 CO反应生成 HCOO+CO+CO =2HCO根据图知，温度越低、流速越小吸附量越大，所以聚合离子液体吸附CO2的有利条件是低温，低流速 (或 25， 10mL min -1 )；(2)将第一步和第二步方程式相加得到方程式2NH3(g)+C
28、O (g)? CO(NH )(s)+H O(g) H=(-22 22 1 1K 等于气体生成物浓度幂之积与气体159.5+116.5)kJ mol =-43kJ mol；化学平衡常数反应物浓度幂之积的比， K = 2c(H 2O)；c(NH 3 )c(CO 2 )达到平衡时时间越长，反应速率越慢，慢反应决定整个反应速率。根据图知，第一步的反应，的反应物 NH3 和 CO2 的量迅速达到定值，说明第一步反应速率大，第二步反应较慢，所以第二步决定整个反应速率；根据图知，55min 各物质的物质的量不变，反应达到平衡状态；2反应生成 CH32(3)电解时， CO失电子和 HOH，电极反应式为CO +
29、6e +6H=CH3OH+H2O；根据图知，反应物是甲醇、二氧化碳和氢气，生成物是乙酸和水，LiI 和 Rh 作催化剂，总反应方程式为： CH3HI、Rh*2232OH+CO +HCH COOH+H O。6 利用碳和水蒸气制备水煤气的核心反应为：C(s)H2O(g)?H2(g) CO(g)2 11、 283kJmol1393.5kJ mol、 285.8kJ mol，又(1)已知碳 (石墨 )、H 、 CO 的燃烧热分别为知 H2O(l)=H2O(g) H 44kJ mol 1H _。，则 C(s) H2O(g)?CO(g) H2(g)(2)在某温度下，在体积为1L 的恒容密闭刚性容器中加入足量活性炭，并充入1mol H2O(g)发生上述反应，反应时间与容器内气体总压强的数据如表：时间 /min010203040总压强 /100kPa1.01.21.31.41.4 平衡时，容器中气体总物质的量为_mol ， H2O 的转化率为 _。 该温度下反应的平衡分压常数Kp _kPa(结果保留2 位有效数字 )。(3)保持 25 、体积恒定的1L 容器中投入足量活性炭和相关气体，发生可逆反应