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1、2020-2021 备战高考化学易错题专题复习- 化学反应原理综合考查练习题附答案一、化学反应原理综合考查1 水蒸汽催化重整生物油是未来工业化制氢的可行方案。以乙酸为模型物进行研究，发生的主要反应如下： .CH3COOH（ g） +2H2O（g）? 2CO2（g） +4H2（ g） H1 .CH3COOH（ g） ? 2CO（ g） +2H2（ g） H2 .CO2（ g） +H2（ g） ? CO（ g） +H2 O（ g） H3回答下列问题：（ 1）用 H1、 H2 表示， H3=_。（ 2）重整反应的含碳产物产率、 H2 产率随温度、水与乙酸投料比（S/C）的变化关系如图（ a）、（ b
2、）所示。由图（ a）可知，制备H2 最佳的温度约为_。由图（ b）可知， H2 产率随 S/C 增大而 _（填“增大”或“减小”）。（3）向恒容密闭容器中充入等物质的量的 CH3 COOH和 H2O 混合气体，若仅发生反应至平衡状态，测得 H2 的体积分数为 50%，则 CH3COOH的平衡转化率为 _。（ 4）反应体系常生成积碳。当温度一定时，随着 S/C 增加，积碳量逐渐减小，其原因用化学方程式表示为 _。【答案】 VH 2 -VH 180040% C(s)+H2O g)CO(g)+H2(g)2 增大(【解析】【分析】【详解】(1)根据题干信息分析，反应=1(反应 -反应 )，由盖斯定律可
3、得H 3H 2 - H1 ，22故答案为：H 2 - H 1 ；2(2)由图 (a)可知，制备H2 在 800时，达到最高转化率，则制备氢气最佳的温度约为800 , 故答案为： 800；由图 (b)可知， S/C 增大时，反应I 平衡向正反应方向移动，反应III 平衡向逆反应方向移动，使体系中的H2 的量增大，故答案为：增大；(3) 设 CH321mol ，平衡时，反应了3COOH和 H O 的物质的量均为CH COOH x mol，列三段式有：CH 3 COOH g+2H2O g?2CO2g + 4H2 g起始 mol1100转化 molx2x2x4x平衡 mol1-x1-2x2x4x测得
4、H2 的体积分数为 50%，则1 x 14x2x1 ，计算得 x=0.4mol ，醋酸的转2x4x 2化率为： 0.4mol340%，故答案为： 40%；1mol100%=40%，即 CH COOH平衡转化率为(4) 当温度一定时，随着 S/C 增加，积碳量逐渐减小，是由于积碳与水蒸气反应生成了CO和 H2，反应的化学方程式为22C(s)+H O( g)CO(g)+H (g)，故答案为：C(s)+H2 O g)CO(g)+H2(g)(；2 CO2 和 CH 4 是两种主要的温室气体，以CH 4 和 CO2 为原料制造更高价值的化学产品是用来缓解温室效应的研究方向，回答下列问题：( 1) 工业上
5、 CH 4H 2 O 催化重整是目前大规模制取合成气（CO 和 H2 混合气称为合成气）的重要方法，其原理为：反应：垐 ?；1CH 4(g)H 2 O(g)3H 2 (g)H 1206.4kJ mol噲? CO(g)反应： CO(g)H 2O(g) ?CO 2 (g)H 2 (g) ；H 241kJ mol 1CH 4 (g)和 H 2O(g) 反应生成 CO 2 (g) 和 H 2 (g) 的热化学方程式是 _ 。( 2) 将 1molCH 4 (g) 和 1 molH 2O(g) 加入恒温恒压的密闭容器中（温度298K、压强100kPa），发生反应，不考虑反应的发生，该反应中，正反应速率正
6、k正p CH 4p H 2 O，p为分压（分压 =总压物质的量分数），若该条件下vk正4.5 104kPa1s1，当 CH 4 分解 20%时， v正-_kPa?s 1。( 3) 将 CO2 和 CH 4 在一定条件下反应可制得合成气，在1 L 密闭容器中通入CH 4 与CO2 ，使其物质的量浓度均为1.0 mol L 1 ，在一定条件下发生反应：CH 4 (g)垐 ?2H 2 (g) ，测得 CH4 的平衡转化率与温度及压强的关系CO2 (g) 噲 ? 2CO(g)如下图所示：压强 P1 、 P2 、 P3 、 P4 由小到大的关系为 _。对于气相反应，用某组分（B）的平衡压强 p( B)
7、代替物质的量浓度 c( B) 也可表示平衡常数（记作 K p ），如果 P42 MPa ，求 x 点的平衡常数 K p_（用平衡分压代替平衡浓度计算）。下列措施中能使平衡正向移动的是_（填字母）。a升高温度b增大压强c保持温度、压强不变，充入Hed恒温、恒容，再充入1 molCO2 和 1 mol CH 4( 4) 科学家还研究了其他转化温室气体的方法，利用图所示装置可以将CO2 转化为气体燃料 CO（电解质溶液为稀硫酸），该装置工作时，M 为 _极（填“正”或“负”），导线中通过2 mol 电子后，假定体积不变M 极电解质溶液的pH_（填“增大”、“减小”或“不变”），N 极电解质溶液变化的
8、质量m_g。【答案】 CH 4 (g)2H 2O(g) =CO2 (g)4H 2 (g)H165.4kJ mol10 5.P1 P2 P3 P416 (MPa) 2 或 1.78(MPa) 2acd负不变189【解析】【分析】【详解】垐 ?3H 2(g)H 1206.4kJmol1( 1) 反应： CH 4 (g) H 2O(g) 噲 ? CO(g)反应： CO(g)H 2O(g) ? CO 2 (g)H 2 (g) ；H 241kJ mol 1利用盖斯定律，将反应+反应，即可得出热化学方程式为CH 4 (g)2H 2 O(g) =CO 2 (g)4H 2 (g)H165.4kJmolCH 4
9、 (g)2H 2 O(g) =CO 2 (g)4H 2 (g)H165.4kJmol1 。答案为：1 ；( 2)当 CH4 分解 20%时，建立如下三段式：CH 4 (g)H 2 O(g) ?CO(g)3H 2 (g)起始量 (mol)1100变化量 (mol)0.20.20.20.6平衡量 (mol)0.80.80.20.6v正k正 p CH 4p H 2 O =4. 5 10-1(0.8 100kPa) (0.8100kPa)= 0. 54 kPa1?s2.42.4- 1。答案为： 0. 5；kPas?( 3) 从方程式看，加压平衡逆向移动，CH4 的转化率减小，由此得出压强P1 、 P2
10、 、 P3 、P4 由小到大的关系为 P1P2P3P4 。答案为： P1P2P3 P4 ；在 x 点， CH4 的转化率为50%，建立三段式：CH 4 (g)CO 2 (g)?2CO(g)2H 2 (g)起始量 (mol)1100变化量 (mol)0.50.511平衡量 (mol)0.50.511( 1 2MPa)2( 12MPa)216 (MPa) 2 或 1.78(MPa) 2x 点的平衡常数 Kp = 33=。答案为：0.52MPa0.52MPa93316(MPa) 2 或 1.78(MPa)2 ；9 a从图象看，升高温度， CH4 的转化率增大，则正反应为吸热反应，升高温度平衡右移，
11、a 符合题意；b反应物气体分子数小于生成物气体分子数，增大压强，平衡逆向移动，b 不合题意；c保持温度、压强不变，充入He，则容器体积增大，平衡正向移动，c 符合题意；d恒温、恒容，再充入1 molCO2 和 1 mol CH 4 ，则增大反应物浓度，平衡正向移动， d 符合题意；故选 acd。答案为： acd；( 4) 该装置工作时， M 极由 H2O 失电子转化为O2，则其为负极； M 极： 2H2-+O- 4e=O2+4H ，2-+4H+ 2CO 2H2+N极：2CO+4e=+O2 mol电子，M极生成2molH，同时有，导线中通过2molH+转移入正极，所以M 极 c( H+) 不变，
12、电解质溶液的pH 不变；导线中通过2 mol 电子， N 极生成 1molH 2O，电解质溶液变化的质量m =1mol 18g/ mol=18g。答案为：负；不变；18。【点睛】电极发生反应后，溶液仍呈电中性，所以离子会发生迁移，如反应2H2- =O2+，当电O 4e+4H-路中通过 4mole - 时，溶液中多出了 4molH +，为保持溶液电性的平衡，应转移出4molH +，或转移入带 4mol 负电荷的阴离子。3 CH4 超干重整 CO2 技术可得到富含CO的化工原料。回答下列问题：（1） CH4 超干重整CO2的催化转化如图所示：已知相关反应的能量变化如图所示：过程的热化学方程式为_。
13、关于上述过程的说法不正确的是_（填序号）。a实现了含碳物质与含氢物质的分离b可表示为CO2 H2 H2O（ g） COc CO未参与反应d Fe3O4、 CaO为催化剂，降低了反应的H其他条件不变，在不同催化剂（、）作用下，反应CH4（ g） CO2（ g） 2CO（g） 2H2（g）进行相同时间后，CH4 的转化率随反应温度的变化如图所示。a 点所代表的状态 _（填“是”或“不是”）平衡状态；b 点CH4的转化率高于c 点，原因是_。（2）在一刚性密闭容器中，CH4 和化剂并加热至1123K 使其发生反应CO2的分压分别为20kPa、 25kPa，加入 Ni CH4（ g） CO2（ g）
14、2CO（ g） 2H2（ g）。Al 2O3 催研究表明 CO的生成速率 （ CO） 1.3 1021 1p（ CH） p（ CO）molg s ，某422_kPa，（ CO）_ 1时刻测得 p（ CO） 20kPa，则 p（ CO）molg s1。达到平衡后测得体系压强是起始时的1.8 倍，则该反应的平衡常数的计算式为Kp_（ kPa）2。（用各物质的分压代替物质的量浓度计算）（3） CH4 超干重整CO2得到的 CO经偶联反应可制得草酸（H2C2O4）。常温下，向某浓度的草酸溶液中加入一定浓度的NaOH溶液，所得溶液中c H 2C2O4 =c C2 O24- ，则此时溶液的pH_。（已知常
15、温下2 2 4a16102a2610 5 0.8）H C O的 K， K， lg6【答案】 CH4(g)+CO2(g)=2CO(g)+2H2(g)H=247.4kJ -1 cdmol 不是b 和 c 都未达平衡， b点温度高，反应速率快，相同时间内转化率高15 1.9536236222.77【解析】【分析】由能量反应进程曲线得热化学方程式，应用盖斯定律可得过程I 的热化学方程式。过程 II中进入循环的物质是最初反应物，出循环的物质是最终生成物，可得总反应方程式。恒温恒容时组分气体的分压与其物质的量成正比，故用分压代替物质的量进行计算。草酸溶液与 NaOH 溶液混合后，其两步电离平衡仍然存在，据
16、电离常数表达式可求特定条件下溶液的 pH。【详解】(1) 据CH 超干重整CO的催化转化图，过程 I 的化学反应为42CH (g)+CO (g)=2CO(g)+2H(g)。由能量反应进程曲线得热化学方程式：42CH4(g)+H2O(g)=CO(g)+3H2(g)H+206.2kJ mol -1 （ i）CO2(g)+4H2 (g)=CH4(g)+2H2O(g)H165kJ mol -1ii）（(i) 2+(ii)得过程 I 的热化学方程式：CH4(g)+CO2(g)=2CO(g)+2H2(g)-1 molH=247.4kJ过程 物质变化为：左上（CO、 H2、 CO2） + 右下（惰性气体）
17、左下（ H2O） + 右上（CO、惰性气体），总反应为H2+CO2=H2O+CO。 Fe3O4、 CaO 为总反应的催化剂，能降低反应的活化能，但不能改变反应的H。故 ab 正确， cd 错误。 通常，催化剂能加快反应速率，缩短反应到达平衡的时间。但催化剂不能使平衡发生移动，即不能改变平衡转化率。若图中a 点为化学平衡，则保持温度不变（800），将催化剂 II 换成 I 或 III， CH4 转化率应不变，故 a 点不是化学平衡。同理，图中 b 、c 两点都未达到化学平衡。据题意，b、 c 两点只有温度不同， b 点温度较高，反应速率快，相同时间内CH4转化率高。(2)据气态方程 PVnRT，
18、恒温恒容时某组分气体的分压与其物质的量成正比。则反应中分压为1123K 恒容时， CH （ g） CO （ g） 2CO（ g） 2H （ g）422起始分压 /kPa： 202500改变分压 /kPa： 10102020某时分压 /kPa： 10152020 2 1 1即某时刻 p(CO2 ) 15kPa，p(CH4) 10kPa。代入 (CO) 1.3 10p(CH4) p(CO2)molg s1.95mol g1s 1 。设达到平衡时 CH4的改变分压为x kPa，1123K 恒容时， CH4（ g） CO2（ g） 2CO（ g） 2H2（ g）起始分压 /kPa： 202500改变分
19、压 /kPa： xx2x2x平衡分压 /kPa： 20 x25 x2x2x据题意，有(20x) (25 x) 2x 2x 1.8，解得 x18。 CH4 (g)、 CO2(g)、 CO(g)、 H2(g)2025的平衡分压依次是2 kPa、7 kPa、36 kPa、 36 kPa，代入 Kpp2 (CO)p2 (H 2 )p(CH 4 )p(CO2 )36236 2227(kPa) 。(3)常温下，草酸溶液与NaOH 溶液混合，所得混合溶液中仍存在分步电离：224+c(H+ ) c(HC2O-)2 4a14H C OH +HC OKc(H 2 C2O4 )+ 242c(H+ ) c(C O2-
20、 )24a224HC OH +C OKc(HC 2 O4 )当2-a1a22(H+)。 c(H+) Ka1Ka23.5mol/L ， pHc H 2C2 O4 =c C2O 4 时， K K c 6 10 2.7。【点睛】一定温度下，可逆反应建立平衡时，用平衡浓度求得浓度平衡常数Kc，用平衡分压求得压力平衡常数Kp，它们可通过气态方程进行换算。4 研究发现， NOx 和 SO2 是雾霾的主要成分。.NOx 主要来源于汽车尾气，可以利用化学方法将二者转化为无毒无害的物质。已知： N2( g) O2( g)2NO( g) H 180 kJmol 12CO( g) O2( g)2CO2( g)H 5
21、64 kJ mol 1（1） 2NO( g) 2CO( g)2CO2( g) N2( g) H _。（2） T时，将等物质的量的NO 和 CO充入容积为 2 L 的密闭容器中，保持温度和体积不变，反应过程 ( 0 15min) 中 NO 的物质的量随时间变化如图所示。已知：平衡时气体的分压气体的体积分数体系的总压强，T时达到平衡，此时体系的总压强为 p=20MPa，则 T时该反应的压力平衡常数Kp _；平衡后，若保持温度不变，再向容器中充入NO 和 CO2 各 0. 3mol ，平衡将 _ ( 填“向左”、“向右”或“不” ) 移动。 15 min 时，若改变外界反应条件，导致 n( NO)
22、发生如上图所示的变化，则改变的条件可能是 _( 填序号 )A. 增大 CO 浓度B. 升温C. 减小容器体积D. 加入催化剂 . SO2 主要来源于煤的燃烧。燃烧烟气的脱硫减排是减少大气中含硫化合物污染的关键。已知：亚硫酸：Ka1 20 10- 2Ka2 6 0 10- 7= .= . （ 3）请通过计算证明， NaHSO3 溶液显酸性的原因： _。（ 4）如图示的电解装置，可将雾霾中的NO、 SO2 转化为硫酸铵，从而实现废气的回收再利用。通入 NO 的电极反应式为 _ ；若通入的 NO 体积为 4. 48L( 标况下) ，则另外一个电极通入的SO2 质量至少为 _g。【答案】 - 744k
23、J mol 10. 0875 ( 或 7/ 80)不AC3- 的水解常数HSOwa150- 13 Ka260- 7( HSO3- 的电离常数 ) ，所以显酸性6H NO 5e K K/K1010= .= . H2O 32NH4【解析】【详解】（1）已知： N2 ( g) O2( g)2NO( g) ， 2CO( g) O2( g)2CO2( g) ，由盖斯定律催化剂可知：得2NO( g) 2CO( g)垐 垐 垐 ?22噲 垐 垐 ?2CO ( g) N ( g) 的 H=( 564 180) kJmol1= 744kJ mol 1；2NO+2CO垐 ?2CO2+N 2噲?（2）起始量(mol
24、)0.40.400转化量 (mol)0.20.20.20.1平衡量 (mol)0.20.20.20.1p NOpCOp CO2)=20MPa0.2=40 ，()=()=(0.2+0.2+0.2+0.172)= 20MPa0.120Kpp2 (CO 2 )gp(N 2 )70 0875；同样可计算p( N=，=p2 (NO) gp2 (CO)= .0.2+0.2+0.2+0.1780化学平衡常数K=5，再向容器中充入NO 和 CO2 各 0. 3mol ，此时的浓度商为仍为5，因此平衡不移动；15min 时，改变某一因素，NO 的物质的量减少，说明平衡向正反应方向移动。增大CO的浓度，平衡向正反
25、应方向移动，NO 的物质的量减小，A 项正确；正反应是放热反应，升温，平衡向逆反应方向移动，NO的物质的量增大，B 项错误；减小容器的体积，相当于增大压强，平衡向正反应方向移动，NO 物质的量减小，C 项正确；加入催化剂，化学平衡不移动， D 项错误；答案选AC；（ 3） HSO3- 的水解常数 K=Kw/ Ka1=5. 0 10- 13 Ka2=6. 0 10- 7， 离平衡常数大于水解平衡常数， 明溶液 酸性；（4）根据 解装置，NO 和 SO2 化 硫酸 ， 明，即 NO 在阴极上 NO 化成 NH4生 NO 6H5e =NH4 H2O；阳极反 式 SO2 2H2O 2e =4H SO4
26、2 ，根据得失 子数目守恒，因此有 2NO 10e 5SO2，求出 SO2 的 量 4. 48 5 64/( 2 22. 4) g=32g。【点睛】正确 写 极反 式做到“三看”一看 极材料，若是金属( Au、 Pt 除外 ) 作阳极，金属一定被 解 ( 注： Fe 生成 Fe2 ) 。二看介 ，介 是否参与 极反 。三看 解 状 。5 研究大气 染物SO2、 CH3OH 与 H2O 之 的反 ，有利于揭示 霾的形成机理。1反 ii： CH 3OH(g)+SO 3 (g)=CH 3 OSO3 H(g)( 硫酸氢甲酯)H 2-63.4kJ mol -1（ 1） CH3 OSO3H 生水解：CH
27、3OSO3H(g)H 2 O(g)CH 3OH(g)H 2SO4 (1) H=_kJ/mol 。（ 2） T ，反 ii 的 CH3OH(g)、 SO3(g)的初始 度分 -8-1-9mol L-1 ，平衡 SO0.04%， K=_。1 10mol L 、2103 化率 （3）我国科学家利用 算机模 算，分 研究反 ii 在无水和有水条件下的反 程，如 所示，其中分子 的静 作用力用“”表示。分子 的静 作用力最 的是_ （填“ a”、“ b ”或“ c”）。水将反 ii 的最高能 由 _eV 降 _eV。d 到 f 化的 子 移， 程断裂的化学 _（填 号）。A CH3OH 中的 氧 BCH
28、3OH 中的碳氧 C H2O 中的 氧 D SO3 中的硫氧 （ 4）分 研究大气中 H2O、 CH3OH 的 度 反 i、反 ii 物 度的影响， 果如 所示。当 c(CH10-11-1时， c(CH3OH)大于mol.L3OH)越大， c(H2SO4)越小的原因是 _ 。当 c(CH310-11-1时， c(H233OH)小于mol.LO)越大， c(CH OSO H)越小的原因是 _ 。【答案】 -164.4 44-110a 20.93 6.62ACD 反应 i 和反应 ii 为竞争反应，甲醇浓Lmol度增大，促进了甲醇和三氧化硫反应，抑制了三氧化硫和水的反应，硫酸的浓度减小水的浓度越大，甲醇和三氧化硫碰撞几率越小，生成CH3333OSO H 越