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1、1 真题调研 把握命题规律,第二篇,题型三 化学反应原理综合题的研究,1.(2019全国卷，28)水煤气变换CO(g)H2O(g)=CO2(g)H2(g)是重要的化工过程，主要用于合成氨、制氢以及合成气加工等工业领域中。回答下列问题： (1)Shibata曾做过下列实验：使纯H2缓慢地通过处于721 下的过量氧化钴CoO(s)，氧化钴部分被还原为金属钴Co(s)，平衡后气体中H2的物质的量分数为0.025 0。 在同一温度下用CO还原CoO(s)，平衡后气体中CO的物质的量分数为0.019 2。 根据上述实验结果判断，还原CoO(s)为Co(s)的倾向是CO_H2(填“大于”或“小于”)。,大
2、于,1,2,3,4,5,1,2,3,4,5,(2)721 时，在密闭容器中将等物质的量的CO(g)和H2O(g)混合，采用适当的催化剂进行反应，则平衡时体系中H2的物质的量分数为_(填标号)。 A.0.50,C,1,2,3,4,5,1,2,3,4,5,可知水煤气变换的H_0(填“大于”“等于” 或“小于”)。该历程中最大能垒(活化能)E正_eV，写出该步骤的化学方程式_。,(3)我国学者结合实验与计算机模拟结果，研究了在金催化剂表面上水煤气变换的反应历程，如图所示，其中吸附在金催化剂表面上的物种用*标注。,小于,2.02,1,2,3,4,5,COOH*H*H2O*=COOH*2H*OH*(或H
3、2O*=H*OH*),解析 观察起始态物质的相对能量与终态物质的相对能量知，终态物质相对能量低于始态物质相对能量，说明该反应是放热反应，H小于0。过渡态物质相对能量与起始态物质相对能量相差越大，活化能越大，由题图知，最大活化能E正1.86 eV (0.16 eV)2.02 eV，该步起始物质为COOH*H*H2O*，产物为COOH*2H*OH*。,解析 由题图可知，3090 min内， 0.004 7 kPamin1。水煤气变换中CO是反应物，H2是产物，又该反应是放热反应，升高温度，平衡向左移动，重新达到平衡时，H2的压强减小，CO的压强增大。故a曲线代表489 时 随时间变化关系的曲线，d
4、曲线代表489 时pCO随时间变化关系的曲线，b曲线代表467 时 随时间变化关系的曲线，c曲线代表467 时pCO随时间变化关系的曲线。,(4)Shoichi研究了467 、489 时水煤气变换中CO和H2分压随时间变化关系(如图所示)，催化剂为氧化铁，实验初始时体系中的 和pCO相等、 和 相等。 计算曲线a的反应在3090 min内的平均速率 (a)_ kPa min1。467 时 和pCO随时间变化关系的曲线分别是_、_。489 时 和pCO随时间变化关系的曲线分别是_、_。,0.004 7,b,1,2,3,4,5,c,a,d,2.(2019全国卷，27)环戊二烯( )是重要的有机化工
5、原料，广泛用于农药、橡胶、塑料等生产。回答下列问题： (1)已知 (g)= (g)H2(g) H1100.3 kJmol1 H2(g)I2(g)=2HI(g) H211.0 kJmol1 对于反应： (g)I2(g)= (g)2HI(g) H3_kJmol1。,89.3,1,2,3,4,5,解析 根据盖斯定律，由反应反应得反应，则H3H1H2(100.311.0)kJmol189.3 kJmol1。,(2)某温度，等物质的量的碘和环戊烯( )在刚性容器内发生反应，起始总压为105 Pa，平衡时总压增加了20%，环戊烯的转化率为_，该反应的平衡常数Kp_Pa。达到平衡后，欲增加环戊烯的平衡转化率
6、，可采取的措施有_(填标号)。 A.通入惰性气体 B.提高温度 C.增加环戊烯浓度 D.增加碘浓度,3.56104,40%,1,2,3,4,5,BD,解析 设容器中起始加入I2(g)和环戊烯的物质的量均为a，平衡时转化的环戊烯的物质的量为x，列出三段式：,1,2,3,4,5,(g) I2(g)= (g)2HI(g) 起始： a a 0 0 转化： x x x 2x 平衡： ax ax x 2x,1,2,3,4,5,反应为吸热反应，提高温度，平衡正向移动，可提高环戊烯的平衡转化率，B项符合题意； 增加环戊烯浓度，能提高I2(g)的平衡转化率，但环戊烯的平衡转化率降低，C项不符合题意； 增加I2(
7、g)的浓度，能提高环戊烯的平衡转化率，D项符合题意。,1,2,3,4,5,(3)环戊二烯容易发生聚合生成二聚体，该反应为可逆反应。不同温度下，溶液中环戊二烯浓度与反应时间的关系如图所示，下列说法正确的是_(填标号)。 A.T1T2 B.a点的反应速率小于c点的反应速率 C.a点的正反应速率大于b点的逆反应速率 D.b点时二聚体的浓度为0.45 molL1,CD,1,2,3,4,5,解析 由相同时间内，环戊二烯浓度减小量越大，反应速率越快可知，T1T2，A项错误； 影响反应速率的因素有温度和环戊二烯的浓度等，a点时温度较低，但环戊二烯浓度较大，c点时温度较高，但环戊二烯浓度较小，故无法比较a点和
8、c点的反应速率大小，B项错误；,1,2,3,4,5,a点和b点温度相同，a点时环戊二烯的浓度大于b点时环戊二烯的浓度，即a点的正反应速率大于b点的正反应速率，因为b点时反应未达到平衡，b点的正反应速率大于逆反应速率，故a点的正反应速率大于b点的逆反应速率，C项正确； b点时，环戊二烯的浓度减小0.9 molL1，结合生成的二聚体浓度为环戊二烯浓度变化量的 可知二聚体的浓度为0.45 molL1，D项正确。,1,2,3,4,5,该电解池的阳极为_，总反应为_ _。电解制备需要在无水条件下进行，原因为_ _。,(4)环戊二烯可用于制备二茂铁Fe(C5H5)2，结构简式为 ， 后者广泛应用于航天、化
9、工等领域中。二茂铁的电化学制备原理如图所示，其中电解液为溶解有溴化钠(电解质)和环戊二烯的DMF溶液(DMF为惰性有机溶剂)。,Fe电极,Fe2,1,2,3,4,5,H2(或Fe2C5H6,=Fe(C5H5)2H2),水会阻碍中间物,Na的生成；水会电解生成OH，进一步与Fe2反应生成Fe(OH)2,解析 结合图示电解原理可知，Fe电极发生氧化反应，为阳极；在阴极上有H2生成， 故电解时的总反应为Fe2 H2或Fe2C5H6=Fe(C5H5)2H2。结 合相关反应可知，电解制备需在无水条件下进行，否则水会阻碍中间产物Na的生成，水电解生成OH，OH会进一步与Fe2反应生成Fe(OH)2，从而阻
10、碍二茂铁的生成。,1,2,3,4,5,3.(2019全国卷，28)近年来，随着聚酯工业的快速发展，氯气的需求量和氯化氢的产出量也随之迅速增长。因此，将氯化氢转化为氯气的技术成为科学研究的热点。回答下列问题： (1)Deacon发明的直接氧化法为：4HCl(g)O2(g)=2Cl2(g)2H2O(g)。如图为刚性容器中，进料浓度比c(HCl)c(O2)分别等于11、41、71时HCl平衡转化率随温度变化的关系：,1,2,3,4,5,可知反应平衡常数K(300 )_K(400 )(填“大于”或“小于”)。设HCl初始浓度为 c0，根据进料浓度比c(HCl)c(O2)11的数据计算K(400 )_
11、(列出计算式)。按化学计量比进料可以保持反应物高转化率，同时降低产物分离的能耗。进料浓度比c(HCl)c(O2)过低、过高的不利影响分别是_、 _。,大于,O2和Cl2分离能耗较高,1,2,3,4,5,HCl转化率较低,解析 由题给HCl平衡转化率随温度变化的关系图可知，随温度升高，HCl平衡转化率降低，则此反应为放热反应，温度越高，平衡常数越小，即K(300 )大于K(400 )。结合题图可知，c(HCl)c(O2)11、400 时HCl的平衡转化率为84%，列出三段式：,1,2,3,4,5,4HCl(g) O2(g) = 2Cl2(g)2H2O(g) 起始 c0 c0 0 0 转化 0.8
12、4c0 0.21c0 0.42c0 0.42c0 平衡 (10.84)c0 (10.21)c0 0.42c0 0.42c0,CuO(s)2HCl(g)=CuCl2(s)H2O(g) H3121 kJmol1 则4HCl(g)O2(g)=2Cl2(g)2H2O(g)的H_kJmol1。,(2)Deacon直接氧化法可按下列催化过程进行：,116,1,2,3,4,5,解析 将已知热化学方程式依次编号为、，根据盖斯定律，由()2得4HCl(g)O2(g)=2Cl2(g)2H2O(g) H116 kJmol1。,(3)在一定温度的条件下，进一步提高HCl的转化率的方法是_ _。(写出2种),增加反应体
13、系压强、,及时除去产物,1,2,3,4,5,解析 题述反应是气体体积减小的反应，增大反应体系压强可使反应正向移动，提高HCl的转化率，及时分离出产物也能提高HCl的转化率。,负极区发生的反应有_(写反应方程式)。 电路中转移1 mol电子，需消耗氧气_L(标准状况)。,(4)在传统的电解氯化氢回收氯气技术的基础上，科学家最近采用碳基电极材料设计了一种新的工艺方案，主要包括电化学过程和化学过程，如图所示：,Fe3e=Fe2，4Fe2O24H=4Fe32H2O,5.6,1,2,3,4,5,1,2,3,4,5,4.(2018全国卷，28)采用N2O5为硝化剂是一种新型的绿色硝化技术，在含能材料、医药
14、等工业中得到广泛应用。回答下列问题： (1)1840年Devil用干燥的氯气通过干燥的硝酸银，得到N2O5。该反应的氧化产物是一种气体，其分子式为_。,O2,1,2,3,4,5,解析 Cl2与AgNO3反应生成N2O5，还应该有AgCl，氧化产物是一种气体，则该气体为O2。,(2)F.Daniels等曾利用测压法在刚性反应器中研究了25 时N2O5(g)分解反应： 2N2O5(g)4NO2(g)O2(g) 2N2O4(g),1,2,3,4,5,其中NO2二聚为N2O4的反应可以迅速达到平衡。体系的总压强p随时间t 的变化如下表所示t时，N2O5(g)完全分解：,已知：2N2O5(g)=2N2O
15、4(g)O2(g) H14.4 kJmol1 2NO2(g)=N2O4(g) H255.3 kJmol1 则反应N2O5(g)=2NO2(g) O2(g)的H_kJmol1。,53.1,1,2,3,4,5,解析 令2N2O5(g)=2N2O4(g)O2(g) H14.4 kJmol1 a 2NO2(g)=N2O4(g) H255.3 kJmol1 b,研究表明，N2O5(g)分解的反应速率v2103 kPamin1。t62 min时，测得体系中 2.9 kPa，则此时 _kPa，v_kPamin1。,30.0,6.0102,1,2,3,4,5,解析 由方程式2N2O5(g)=4NO2(g)O2
16、(g)可知，62 min时， 2.9 kPa，则减小的N2O5为5.8 kPa，此时 35.8 kPa5.8 kPa30.0 kPa，则v(N2O5)2103 30.0 kPamin16.0102 kPamin1。,若提高反应温度至35 ，则N2O5(g)完全分解后体系压强p(35 )_63.1 kPa (填“大于”“等于”或“小于”)，原因是_ _。,大于,温度提高，体积不变，总压强提高；NO2,二聚为放热反应，温度提高，平衡左移，体系气体物质的量增加，总压强提高,25 时N2O4(g) 2NO2(g)反应的平衡常数Kp_kPa(Kp为以分压表示的平衡常数，计算结果保留1位小数)。,13.4
17、,1,2,3,4,5,1,2,3,4,5,N2O4(g) 2NO2(g) 初始压强/kPa 0 71.6 转化压强/kPa x 2x 平衡压强/kPa x 71.62x,解析 时间无限长时N2O5完全分解，故由2N2O5(g)=4NO2(g)O2(g)知，此时生成的 2 235.8 kPa71.6 kPa， 0.535.8 kPa17.9 kPa。由题意知，平衡时体系的总压强为63.1 kPa，则平衡体系中NO2、N2O4的压强和为63.1 kPa17.9 kPa45.2 kPa，设N2O4的压强为x kPa，则,(3)对于反应2N2O5(g)4NO2(g)O2(g)，R.A.Ogg提出如下反
18、应历程： 第一步 N2O5 NO2NO3 快速平衡 第二步 NO2NO3NONO2O2 慢反应 第三步 NONO32NO2 快反应 其中可近似认为第二步反应不影响第一步的平衡。下列表述正确的是_(填标号)。 A.v(第一步的逆反应)v(第二步反应) B.反应的中间产物只有NO3 C.第二步中NO2与NO3的碰撞仅部分有效 D.第三步反应活化能较高,AC,1,2,3,4,5,解析 第一步反应快速平衡，说明正、逆反应速率很大，极短时间内即可达到平衡，A项正确； 第二步反应慢，说明有效碰撞次数少，C项正确； 由题给三步反应可知，反应的中间产物有NO3和NO，B项错误； 反应快，说明反应的活化能较低，
19、D项错误。,1,2,3,4,5,5.(2018全国卷，28)三氯氢硅(SiHCl3)是制备硅烷、多晶硅的重要原料。回答下列问题： (1)SiHCl3在常温常压下为易挥发的无色透明液体，遇潮气时发烟生成(HSiO)2O等，写出该反应的化学方程式_。,2SiHCl33H2O=(HSiO)2O6HCl,1,2,3,4,5,解析 SiHCl3遇潮气时发烟生成(HSiO)2O等，结合原子守恒推知SiHCl3与水蒸气反应除生成(HSiO)2O外，还生成HCl，化学方程式为2SiHCl33H2O=(HSiO)2O6HCl。,(2)SiHCl3在催化剂作用下发生反应： 2SiHCl3(g)=SiH2Cl2(g
20、)SiCl4(g) H148 kJmol1 3SiH2Cl2(g)=SiH4(g)2SiHCl3(g) H230 kJmol1 则反应4SiHCl3(g)=SiH4(g)3SiCl4(g)的H为_kJmol1。,114,1,2,3,4,5,解析 将题给两个热化学方程式依次编号为，根据盖斯定律，由3可得： 4SiHCl3(g)=SiH4(g)3SiCl4(g)， 则有H3H1H2348 kJmol1(30 kJmol1)114 kJmol1。,343 K时反应的平衡转化率_%。平衡常数K343K_(保留2位小数)。,(3)对于反应2SiHCl3(g)=SiH2Cl2(g)SiCl4(g)，采用大
21、孔弱碱性阴离子交换树脂催化剂，在323 K和343 K时SiHCl3的转化率随时间变化的结果如图所示。,22,0.02,1,2,3,4,5,解析 温度越高，反应速率越快，达到平衡的时间越短，左边曲线达到平衡的时间短，则此曲线代表343 K时SiHCl3的转化率变化，右边曲线代表323 K时SiHCl3的转化率变化。 由题图可知，343 K时反应的平衡转化率22%。设起始时SiHCl3(g)的浓度为1 molL1，则有,1,2,3,4,5,2SiHCl3(g)=SiH2Cl2(g)SiCl4(g) 起始浓度/molL1 1 0 0 转化浓度/molL1 0.22 0.11 0.11 平衡浓度/m
22、olL1 0.78 0.11 0.11,在343 K下：要提高SiHCl3转化率，可采取的措施是_；要缩短反应达到平衡的时间，可采取的措施有_、_。,及时移去产物,改进催化剂,1,2,3,4,5,提高反应物浓度,解析 在343 K时，要提高SiHCl3转化率，可采取的措施是及时移去产物，使平衡向右移动；要缩短反应达到平衡的时间，需加快化学反应速率，可采取的措施有提高反应物浓度、改进催化剂等。,比较a、b处反应速率大小：va_vb(填“大于”“小于”或“等于”)。反应速率vv正v逆k正 k逆 ，k正、k逆分别为正、逆向反应速率常数，x为物质的量分数，计算a处的 _(保留1位小数)。,大于,1.3,1,2,3,4,5,1,2,3,4,5,高考化学反应原理综合题的命题规律 以工业生产原理或元素化合物为情景，以速率、平衡为核心，结合图、表综合考查，平衡常数、转化率、平衡移动原理、化学反应速率、热化学方程式、反应热、溶液中的离子平衡、离子反应等相关知识；考查识图能力及运用化学基本理论解释实际问题的能力。,