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1、2020-2021 备战高考化学专题题库化学反应原理综合考查的综合题附答案解析一、化学反应原理综合考查1 近年全球气候变暖，造成北极冰川大面积融化，其罪魁之一就是CO2，如何吸收大气中的 CO2，变废为宝，是当今化学研究的主题之一。I.二甲醚可用作溶剂、冷冻剂喷雾剂等，科学家提出利用CO2 和H2 合成二甲醚，反应原理为 2CO2(g)+6H2(g)CH3OCH3(g)+3H2 O(g) ?H（1）已知： H2O(g)+CO(g)CO2(g)+H2(g) H1=+42kJ/molCH33232OCH (g)+H O(g)2CH OH(g) ?H =+24.52kJ/molCH3OH(g)CO(
2、g)+2H(g)?H3 =+90.73kJ/mol则?H=_kJ/mol 。（2）一定温度下，在一个2L 的密闭容器中充入 2molCO2 和 6molH 2 发生上述反应，经过5min 反应达到平衡，此时容器中压强与起始压强之比为3： 4，则用 CH3OCH3 表示的平均反应速率为 _， H2 的转化率为 _；此时若向体系中再加入2molCO2 和 1.5molH 2O(g)，平衡_移动 (填正向、逆向、不)。（3）对于恒温恒容条件下进行的反应，下列说法能说明反应已达平衡的是_。A 混合气体密度不发生改变B 混合气体的平均相对分子质量不再发生改变C v(CO)正=v(H2)逆D n(CO)与
3、 n(H2)的比值不变（4）一定温度下，密闭容器中进行的反应，测得平衡时混合物中某物质的体积分数在不同压强下随温度的变化如图所示，则纵坐标表示的物质是_，压强P1_P2(填 、 3 10min【解析】【分析】【详解】垐 ?(1)根据盖斯定律，方程式2CO2 (g)+6H2(g) 噲 ? CH3OCH3(g)+3H2O(g)，可用2 2 得到，则 H= H1 2 H2 H3 2= ( 42) 2( 24.52) (90.73) 2kJ mol 1= 289.98kJ mol 1；(2)根据物质的量比等于压强比，平衡时容器中压强与起始压强之比为3:4，可得平衡时混合气体的物质的量为6mol ，设达
4、到平衡时，生成CH3 OCH3 的物质的量为xmol，有：开始的物质的量转化的物质的量平衡的物质的量2CO2 (g)6H垐 ?(g)3H2 O(g)2 (g) 噲? CH 3OCH 326002x6xx3x2 2x66xx3x可得 2 2x+6 6x x3x=6mol ，求解 x=0.5mol ，可得平衡时 CO2、2332H 、 CH OCH 、 H O 的物质的量分别为1mol、 3mol 、0.5mol 、 1.5mol ；用 CH330.5mol-1g-1g；OCH 表示的平均反应速率 v2L5min0.05mol LminH2 的转化率为3mol50% ；100%6minc(CHOC
5、H3(HO)0.5(1.5)30.253) c2220.75平衡常数 K33g0.037，若向体系c2 (CO2 )c6 (H 2 )( 1) 2( 3)60.521.5622中再加入 2molCO2 和 1.5.molH 2O(g)，此时 CO2、 H2、CH3OCH3、H2 O 的物质的量分别为3mol 、 3mol、 0.5mol 、 3mol ，则浓度商c(CHOCH) c3(H O)0.5( 3 )30.253Qc33g2221.50.033c2 (CO2 )c6 (H 2 )32361.521.56，可知 Qc0，升高温度，平衡正向移动， CH3OH 的体积分数减小；则纵坐标表示的
6、物质为CH3OH；增大压强，平衡向气体体积减小的方向移动，即平衡逆向移动，CH3OH 的体积分数增大，所以 P1P2；2-垐 ?2-(aq)，平衡常数(5)根据 CaSO(s)+CO(aq) 噲 ? CaCO(s)+SO4334c(SO2- )c(Ca2+ )c(SO2- )K sp (CaSO4 )910-63K44=310 。c(CO32- )c(Ca2+ )c(CO32- )310 9K sp (CaCO3 )【点睛】问题 (2)中，同时加入2molCO2 和 1.5.molH 2O(g)，不能根据勒夏特列原理判断，因此利用浓度商和平衡常数的关系，判断平衡移动方向。2 （ 15 分）甲烷
7、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 、 H3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 _
8、。（ 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(g)+2H O(g)CO (g)+4H (g)，是由方程式 +2 - 得到，4K1K 3210.21.424132。K =33.32， H = H +2H -HK 20.6（2）硫会与催化剂反应，会使催化剂中毒，因此要脱硫。
9、（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 3催化剂在不同电流时2产率的变化幅度最大，因此OH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，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
10、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。3H2O2 的制取及其在污水处理方面的应用是当前科学研究的热点。( 1) “氧阴极还原法”制取H2O2 的原理如题图所示：阴极表面发生的电极反应有：.2H+O2+2e- =H2O2 . H2O2+2H+ 2e- =2H2 O . 2H+ + 2e- =H2写出阳极表面的电极反应式：_。其他条件相同时，不同初始pH( 均小于 2) 条件下， H2 2O 浓度随电解时间的变化如图所示， c( H+) 过大或过小均不利于H2O2 制取，原因是 _。( 2) 存碱性条件下， H2O2 的一
11、种催化分解机理如下：222+( aq)= OH( aq)+ Mn 3+( aq)+ OH- ( aq)?H=akJ/ molH O ( aq)+ Mn+aq) + 2OH-+-2H222aqMn3 ( aq)=Mn 2 ( aq) + O2 ( aq) +O lH bkJ molH O()+)?(= /-( aq)?H=ckJ/ molOH( aq) + O2( aq)= O2( g) + OH2H2O2aq)=2H2O l)+O2gH _。该反应的催化剂为_。() =( 3) H2O2、 O3 在水中可形成具有超强氧化能力的羟基自由基OH)( ，可有效去除废水中的次磷酸根离子 ( H22-
12、) 。PO弱碱性条件下 OH 将 H-氧化成 PO 3-，理论上 l. 7g OH 可处理含 0. 001mol / L2 PO2422-的模拟废水的体积为_。H PO为比较不同投料方式下含H2PO2- 模拟废水的处理效果，向两份等体积废水样品中加入等量 H2O2 和 O3，其中一份再加入FeSO4。反应相同时间，实验结果如图所示：添加 FeSO4 后，次磷酸盐氧化率、磷元素沉淀率均显著提高，原因是_。【答案】 2H 2O-4e- =4H + +O 2c（ H+）过小时，反应的化学反应速率较慢，c（ H+）过大时，主要发生反应（ a+b+c） kJ/ mol Mn 2+2+促进 H产生 OH，
13、25LFe2O2 和 O33+3-转化为 FePO4沉淀氧化产生的 Fe将 PO4【解析】【分析】（1）由电解装置图可知阳极表面消耗水，产生氧气，以此写出电极方程式；（2）由盖斯定律可得， +可得所求热化学方程式，中间产物Mn 2+为催化剂；3OHH2 2-3-）弱碱性条件下将氧化成PO4，反应为：（?PO4gOH+2OH - +H PO- =PO 3- +4H O , 以此计算废水的体积；2242由图可知添加 FeSO后，次磷酸盐氧化率、磷元素沉淀率均显著提高，原因是2+促进4FeH2O2 和 O3 产生 OH，氧化产生的3+将 PO 3- 转化为 FePO4沉淀。Fe4【详解】（1）由电解
14、装置图可知阳极表面消耗水，产生氧气，则电极方程式为2H 2 O-4e- =4H + +O 2，故答案为： 2H 2O-4e- =4H + +O 2；（2）已知：H2O2( aq)+ OH( aq) +Haq)+Mn2+(aq)=OH aq)+Mn3+aq OH-aqH akJ mol2O2( )+( )? = /Mn3+( aq) + 2OH-( aq)=Mn 2+( aq) + O- ( aq) + 2H2O( l)?H=bkJ/ mol2O-(aq)=O-(aq?H ckJ mol22gOH)=/() +由盖斯定律可得，+可得所求热化学方程式2H 2O2 aq = 2H 2 O l +O2
15、 g ，则 H=（ a+b+c） kJ/ mol ， Mn 2+为中间产物反应前后不发生改变为催化剂，故答案为：（ a+b+c） kJ/ mol ；Mn 2+ ；（3）弱碱性条件下 OH 将 H2PO2- 氧化成 PO43 - ，反应为：4gOH+2OH - +H 2PO2- =PO43- +4H 2O , l. 7g OH 物质的量 n=1.7g=0.1mol ，则参17g/mol与反应的 H2 2- 物质的量为 0. 025mol ，则废水的体积n0.025mol=25L，POV= =0.001mol/Lc故答案为： 25L；由图可知添加 FeSO4后，次磷酸盐氧化率、磷元素沉淀率均显著提
16、高，原因是Fe2+促进2 233+将 PO43- 转化为 FePO4沉淀，H O和 O 产生 OH，氧化产生的 Fe故答案为： Fe2 +促进 H2O2 和 O3 产生 OH，氧化产生的Fe3+将 PO43- 转化为 FePO4沉淀。4 煤炭燃烧时产生大量SO2、 NO 对环境影响极大。(1)使用清洁能源可有效减少SO2 等的排放。煤的液化是现代能源工业中重点推广的能源综合利用方案，最常见的液化方法为用煤生产 CH3OH。已知制备甲醇的有关化学反应及平衡常数如下：22垐 ?CH321 a kJ/moli： CO (g) 3H(g) 噲 ?OH(g) H O(g)H22垐 ?CO(g) H22
17、b kJ/molii： CO (g)H(g) 噲 ?O(g)H垐 ?CH3OH(g)H3iii： CO(g) 2H2(g) 噲 ?H3 _。(2)在密闭容器中进行反应i，改变温度时，该反应中的所有物质都为气态，起始温度、体积相同 (T1 、2 L 密闭容器 )。反应过程中部分数据见下表：反应时间CO2/molH2/molCH3OH/molH2O/mol反应恒0 min2600温恒容10 min4.520 min130 min1反应绝0 min0022热恒容达到平衡后，反应、对比：平衡常数K( )_K( )(填“ ”“ ”“ ”或“” )。若 30 min 时只向容器中再充入1 mol H2(g
18、)和 1 mol H2O(g)，则平衡 _移动 (填“正向”“逆向”或“不” )。(3)研究人员发现，将煤炭在 O2/CO2 的气氛下燃烧，能够降低燃煤时NO 的排放，主要反应为： 2NO(g)2CO(g)=N220.1 mol(g)2CO (g)。在一定温度下，于 2 L 的恒容密闭容器中充入NO 和 0.3 mol CO 发生该反应，如图为容器内的压强(p)与起始压强 (p 0)的比值 (p/p0)随时间的变化曲线。0 5 min 内，该反应的平均反应速率v(NO) _；平衡时 N2 的产率为 _。若 13 min 时，向该容器中再充入0.06 mol CO2， 15 min 时再次达到平
19、衡，此时容器内p / p0 的比值应在图中 A 点的 _(填“上方”或“下方” )。 3【答案】 (a+b)kJ/mol正向610mol/(L min80%上方【解析】【分析】【详解】( 1) 已知： i： CO2g3H2g垐 ?CH3OH g21a kJ molH O gH( ) ( ) 噲 ?( ) ( )/垐 ?ii： CO2 ( g) H2 ( g)噲 ?CO( g) H2O( g)H2 b kJ/ mol垐 ?iii： CO( g) 2H2( g)噲 ?CH3OH( g)H3根据盖斯定律可知i ii 即得到CO( g) 2H2垐 ?33( g) 噲 ? CH OH( g)H ( a+
20、b) kJ/ mol 。( 2) 正反应放热，反应I 是恒温恒容容器，反应绝热恒容，图表中反应若恒温恒容达到相同平衡状态，为逆向恒容绝热，温度降低，平衡正向进行，平衡常数增大，所以达到平衡后，反应、对比：平衡常数K( ) K( ) ，平衡时 CO2的浓度 c( ) c( ) 。对反应，根据表中数据可知平衡时氢气的物质的量是3mol ，在其他条件不变下，若30 min 时只改变温度为T ，再次平衡时H的物质的量为 2. 5 mol ，说明平衡正向进行22温度降低，则 T12 T 。根据表中数据可知反应中平衡时二氧化碳、氢气、甲醇、水蒸气浓度分别是（molL/）0. 5、 1. 5、 0. 5、0
21、. 5，则该温度下平衡常数为K0.50.50.5。若 30 min 时只向容0.51.531.53器中再充入 1 molH2( g) 和 1molH2O( g) ，浓度熵为 Q1 0.5 K ，则平衡正向移0.523动。( 3) 根据图像可知5min 时混合气体的物质的量是0. 4mol 0.925 0. 37mol ，物质的量减0 03mol，根据方程式2NOg2CO g)=N2g2CO2gNO006mol少 .( ) (是.，浓( ) ) 可知消耗度是 0.03mol / L，所以0 5 min 内，该反应的平均反应速率v( NO) 0. 03mol / L 5min 3 mol/(Lmi
22、n)；同理可计算平衡时气体的物质的量是0.4mol09 0.36mol，减610.少 0. 04mol ，所以生成氮气是0 . 04mol ，理论上生成氮气是0 . 05mol ，则平衡时N2 的产率为 0.04 100%=80% 。0.05若 13 min 时，向该容器中再充入0. 06 mol CO2，若平衡不移动，则p0.42p00.41.05 。增大生成物浓度平衡逆向进行，混合气体的物质的量增大，则再次达到平衡，此时容器内p / p0 的比值应在图中A 点的上方。【点睛】（ 2）是解答的易错点和难点，明确等效平衡的含义和反应中从生成物开始建立平衡是解答的关键。5 已知，常温下H2S、
23、H2CO3 的电离常数如下表Ka1Ka2H2S-8-159.1 101 10H2CO3 75.6 114.3 1010（1） 常温下， 0.1mol/L 的硫化钠溶液和0.1mol.L-1 的碳酸钠溶液，碱性更强的是_。其原因是 _ 。 常温下，硫化钠水解的离子方程式_ 。（ 2） H2S 能与许多金属离子发生反应，生成溶解度不同和各种颜色的金属硫化物沉淀，可用于分离和鉴定金属离子。常温下， NaHS 溶液显 _（选填 “酸性 ”、 “中性 ”或 “碱性 ”） 1H2 S 溶液中滴加 1pH 与常温下，向 100 mL 0.1 mol L0.1 mol LNaOH 溶液，得到溶液NaOH 溶液
24、体积的关系曲线如图所示：试分析图中 a、 b、 c、d 四个点，水的电离程度最大的是_；在 b 点，溶液中各离子浓度由大到小的排列顺序是_ 。（3）脱除天然气中的硫化氢既能减少环境污染，又可回收硫资源，该部分硫化氢用过量NaOH 溶液吸收后，再以石墨作电极电解该溶液可回收硫，写出电解得到硫的总反应方程式（忽略氧的氧化还原）_ ；从整个生产工艺的角度分析，该方法不仅能减少环境污染、回收硫、得到一定量的副产物，还具有的优点是_。【答案】硫化钠溶液硫化氢的 Ka2小于碳酸的 Ka2，硫化钠更易水解S2- + H2OHS- +-c2)OH 、 HS + H2OH2S + OH 碱性c(Na)c(HS) c(OH) c(H) c(S222222产物 NaOH 可Na S 2H OS H 2NaOH 或 S2H OS H 2OH循环使用【解析】试题分析 ：（ 1） H 23 115.6 10，大于 H2CO 的第二步电离平衡常数是S 的第二步电离平-152-2-2-（ 1） 衡常数