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1、全国备战高考化学化学反应原理综合考查的综合备战高考模拟和真题分类汇总及答案解析一、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）所
2、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350%，则 CH COOH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 1800 增大2240% C(s)+HO( g)CO(g)+H (g)2【解析】【分析】【详解】(1)根据题干信息分析，反应=1(反应 -反应 )，由盖斯定律可得H 3H
3、 2 - H1 ，22H2- H 1；故答案为：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 CH3COOH和H2O 的物质的量均为1mol ，平衡时，反应了CH3COOH 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 H2 的体积分数为50%
4、，则x4x2x1 ，计算得 x=0.4mol ，醋酸的转11 2x4x 2化率为： 0.4mol340%，故答案为：40%；100%=40%，即CH COOH平衡转化率为1mol(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 C(s)+H2O( g)CO(g)+H2(g)，故答案为：C(s)+H2 O( g)CO(g)+H2(g)；2 利用工业废气CO2 或 CO 和 H2 在一定条件下可制备燃料甲醇。利用工业废气CO合成甲醇，其能量变化示意图如下：(1)图中曲线 a 到曲线 b 的措施是 _。该反应S_0( 填“ 或”“
5、 ”“或，” “，” “=”)。若此反应在a 点时已达平衡状态，a 点的转化率比c 点高的原因是_。c 点时该反应的平衡常数K _。【答案】加入催化剂abb处反应温度高，则反应速率快，反应相同时间生成的甲醇多，体积分数大abc反应I该反应为放热反应，温度升高，平衡逆向16移动3【解析】【分析】【详解】(1)反应路径发生了变化，活化能下降，应为加入催化剂；反应发生后，气体物质的量减小，熵值减小，所以S0；(2)2molH 2 完全反应释放的热量是91kJ，现在反应达平衡后只释放了45.5kJ 的热量，所以H 消耗 1mol ，转化率为 50%，化学方程式为 CO(g)+2H(g)CH OH(g)
6、，平衡时三种物质23CO、 H2、 CH3OH 的浓度分别为0.25mol/L 、 0.5mol/L 、 0.25mol/L ，平衡常数c(CH 3OH)0.25K= c(CO)c2 (H 2 ) =0.25 0.52 =4；三种物质都加入1mol 后，c(CH 3 OH)0.75=1v 逆 ；Qc=2(H 2 )=c(CO)c0.75 12(3)a压缩容器体积，平衡正向移动，甲醇产率增大，a 符合题意；b将 CH3OH(g)从体系中分离，平衡正向移动，甲醇产率增大，b 符合题意；c恒容条件下充入He，各物质浓度不变，对平衡无影响，c 不合题意；d恒压条件下再充入 10molCO 和 20mo
7、lH 2，达到平衡时，各物质浓度不变，甲醇的产率不变， d 不合题意；答案为： ab；(4)反应开始 5min 后， a 中温度比 b 中低，反应速率比b 中慢，生成甲醇的量少，体积分数小，所以， b 中甲醇体积分数大于a 中的原因是 b 处反应温度高，则反应速率快，反应相同时间生成的甲醇多，体积分数大；比较b、 c 两点甲醇的体积分数，可得出Hbc。答案为： b 处反应温度高，则反应速率快，反应相同时间生成的甲醇多，体积分数大；abc；(5)在低温时，相同温度、相同时间内反应I 转化率最高，所以催化剂效果最好的是反应I；b 点尚未达到平衡状态，从催化剂效果更好的反应II 和 III 可知，
8、b 点反应仍正向进行，所以 正逆 ；c 点温度更高，比a 提前达到平衡状态，所以a、 c 两点均是平衡点。从a、c 点的比较可以看出，温度升高CO2 的转化率减小，平衡逆向移动，所以正反应为放热反应，从而得出原因是：该反应为放热反应，温度升高，平衡逆向移动；利用三段式，可以建立以下关系：CO 2 (g)3H 2 (g)?CH 3OH(g)H 2 O(g)起始量 (mol/L)0.51.500变化量(mol/L)1111333平衡量(mol/L)111162331116 。33=K= 1133()623 以天然气为原料合成氨是现代合成氨工业发展的方向与趋势（一）天然气与氮气为原料，以固态质子交换
9、膜为电解质，在低温常压下通过电解原理制备氨气如图所示：写出在阴极表面发生的电极反应式：_。（二）天然气为原料合成氨技术简易流程如下：一段转化主要发生的反应如下:CH42垐 ?CO g 3H211噲 ?gH O g（ ） +g）H=206 kJ mol（ ） +（ ）（CO（ g） + H2O（ g）垐 ?CO2（g） +2241 kJ mol 1噲?H （ g）H= -二段转化主要发生的反应如下:垐 ?2CH4（ g） + O2（ g）噲 ?2CO（ g） +O垐 ?2（ g）噲 ?2CO（ g） +4H2（ g）H3 = - 71. 2 kJ mol 12CO2（ g）H4 = - 282
10、kJmol 1（ 1）已知 CO中不含 C=O， H H 的键能为 436 kJmol 1， HO 的键能为 463 kJ mol 1， C H 的键能为 414 kJ mol 1，试计算 C=O 的键能 _。（ 2）实验室模拟一段转化过程，在800oC 下，向体积为 1L 的恒容密闭反应器中，充入1mol 的 CH4 与 1mol 的 H2O，达到平衡时CH4 的转化率为40%， n（ H2）为 1. 4mol ，请计算反应的平衡常数_。（3）下列说法正确的是_ 。A合成氨过程实际选择的温度约为700，温度过高或过低都会降低氨气平衡产率B上述工业流程中压缩既能提高反应速率又能提高合成氨的产率
11、C二段转化释放的热量可为一段转化提供热源，实现能量充分利用D二段转化过程中，需严格控制空气的进气量，否则会破坏合成气中的氢氮比（ 4）已知催化合成氨中催化剂的活性与催化剂的负载量、催化剂的比表面积和催化反应温度等因素有关，如图所示：实验表明相同温度下，负载量5%催化剂活性最好，分析负载量9%与负载量 1%时，催化剂活性均下降的可能原因是_。在上图中用虚线作出负载量为3_%的催化剂活性变化曲线。+-= 2NH3799. 5kJ mol 13. 5 BCD 负载量 1%时，则负载量过低导【答案】 N2+6H +6e致催化活性降低，负载量9%负载量虽高但催化剂的比表面积会降低而使催化活性降低【解析】
12、【分析】【详解】( 一 ) 与外电源负极相连的为电解池阴极，发生还原反应，装置中N2 转化为 NH3，所以阴极表面发生的电极反应：N2+ 6e-=2NH32+ 6e-=2NH36H+，故答案：N6H+；+( 二 )( 1) 根据盖斯定律可知将反应 +得到： CH4222H( g)+ 2HO( g)= CO ( g)+ 4H ( g)=165kJ/ mol ， H=4E( C- H)+ 4E( O- H)- 2E( C=O)- 4E( H- H)= 4 414kJ/ mol+4 463kJ/ mol-2E( C=O)- 4 436kJ/ mol =165kJ/ mol ，可得 E( C=O)=
13、799. 5kJ/ mol ，故答案为：799. 5kJ/ mol ；2CH垐 ?CO g3H1() 发生的反应为gH2O g噲 ?H1206 kJ mol4()+2 g)=( )+( )(CH 4g+H 2O g?COg+3H 2g起始 (mol/L)1100变化 (mol/L)0.40.40.41.2平衡 (mol/L)0.60.60.41.2CO g + H 2 O g?CO 2 g +H 2 g起始 (mol/L)0.40.601.2变化 (mol/L)xxx1.4 1.2平衡 (mol/L)0.4x0.6 xx1.4解得 x=0. 2mol/ L。反应的平衡常数 K= 0.21.4
14、=3. 5，故答案： 3. 5；0.20.4(3AA错误；) 合成氨的反应为放热过程，温度升高降低平衡转化率，故B压缩相当于加压，反应向气体分子数减少方向移动，加压有利于反应正向进行，所以上述工业流程中压缩既能提高反应速率又能提高合成氨的产率，故B 正确；C一段过程主要为吸热过程，二段主要过程为放热过程，因此可以通过传热装置转化释放的热量，可为一段反应转化提供热源，实现能量充分利用，故C 正确；D二段过程中主要是有O2 参加反应，可通过空气来提供反应所需要的O2，但需严格控制空气的进气量，否则会发生其余副反应，破坏合成气中的氢氮比，故D 正确；故答案为： B、 C、 D；( 4) 负载量较低时
15、，提供催化活性中心的活性位点不足，可能导致催化剂活性不够，负载量过高，催化剂的比表面积会降低，导致催化剂活性中心位点过于拥挤，可能导致空间坍塌影响催化活性，故答案为：负载量1%时, 则负载量过低导致催化活性降低, 负载量 9%负载量虽高但催化剂的比表面积会降低而使催化活性降低；负载量为3%小于负载量51%时活性低于5%负载量，负载量为9%，并且已知负载量%时高于负载量为1%的催化剂活性，但 1%的负载量与9%的负载量所体现的催化活性及其接近，可推知低负载量对于催化剂活性的影响较之于高负载量对于催化剂活性的影响更大，则3%负载量的催化剂活性应介于5%与 9%之间的负载量之间的活性，所以作图为：，
16、故答案：。4I. 合成气（ CO+H2 ）广泛用于合成有机物，工业上常采用天然气与水蒸气反应等方法来制取合成气。（1）已知： 5.6L(标况下 )CH4 与水蒸气完全反应，吸收51.5KJ 的热量，请写出该反应的热化学方程式 _ 。（2）在 150 时 2L 的密闭容器中，将2 mol CH4 和 2 mol H 2O(g)混合，经过15min 达到平衡 ,此时 CH4 的转化率为 60%。回答下列问题：从反应开始至平衡，用氢气的变化量来表示该反应速率v(H2)=_。在该温度下，计算该反应的平衡常数K_( 保留两位小数 )。下列选项中能表示该反应已达到平衡状态的是_A v(H2)逆 3v (C
17、O)正B 密闭容器中混合气体的密度不变C 密闭容器中总压强不变D C (CH4) = C (CO)（3）合成气中的氢气也用于合成氨气：N2 + 3H22NH3。保持温度和体积不变，在甲、乙、丙三个容器中建立平衡的相关信息如下表。则下列说法正确的是_。容平衡时 NH3 的平衡时 N2反应开始平衡时容体积起始物质的器物质的量时的速率器内压强体积分数甲1L1molN 2+3molH 21.6mol甲甲P 甲乙1L2molN 2+6molH 2n1 mol乙乙P 乙丙2L2molN 2+6molH 2n2mol丙丙P 丙A n1=n2=3.2 B 甲 =丙 乙C 乙 丙甲D P 乙 P 甲=P 丙II
18、.（ 1）常温下，在1 硫酸得混合溶液M 恰好显中x mol L1 氨水中加入等体积的y mol L性。M 溶液中所有离子浓度由大到小的顺序为_。常温下， NH3H2O 的电离常数K=_(用含 x 和 y 的代数式表示，忽略溶液混合前后的体积变化 )。（2）利用电解法处理高温空气中稀薄的NO(O2 浓度约为 NO 浓度的 10 倍 )，装置示意图如下，固体电解质可传导 O2阴极的电极反应式为_ 。消除一定量的NO 所消耗的电量远远大于理论计算量，可能的原因是(不考虑物理因素)_。【答案】 CH4（ g） +H2O（g）=CO（ g） +3H2（ g）H=+206 kJ/mol 0.12mol
19、gL-1gmin -121.87 AC BD c(NH 4 )c(SO 42 )c(H )=c(OH)2y 10-72NO+4e-=N2+2O2-阴极x-2y发生副反应O2+4e-=2O2-【解析】【分析】【详解】I.( 1) 标况下， 5. 6LCH4 物质的量为：5.6L=0. 25mol ，吸收51. 5kJ 的热量，则 1mol22.4L/mol甲烷反应吸收热量515kJ1mol206kJ= .=，该反应的热化学方程式为：0.25molCH4( g)+ H2O( g)= CO( g)+ 3H2 ( g) H=+206kJ/ mol ；( 2) 在 150时 2L的密闭容器中，将2mol
20、 CH42mol215min和H O g) 混合，经过达到平(衡，此时 CH4的转化率为60%，则CH 4+ H 2O?CO + 3H 2起始量 (mol / L)1100转化量 (mol / L)0.60.60.61.8平衡量 ( mol / L )0.40.40.61.8从反应开始至平衡，用氢气的变化量来表示该反应速率v( H2)=1.8mol/L= 0. 12mol ?L-15min1 min- 1；?结合计算得到的平衡浓度，计算得到该反应的平衡常数30.6)/(040 421.87；K 1.8. .)=(Av 逆 ( H2) 3v 正 ( CO) ，说明正逆反应速率相同，反应达到平衡状
21、态，故A 正确；B密闭容器中混合气体的质量和体积不变，密度始终不变，不能说明反应达到平衡状态，故 B 错误；C反应前后气体物质的量增加，气体压强之比等于气体物质的量之比，密闭容器中总压强不变，说明反应达到平衡状态，故C 正确；D浓度关系和消耗量、起始量有关，c( CH4)= c( CO) 不能说明反应达到平衡状态，故D 错误；故答案为： AC；( 3) A甲和丙为等效平衡，则 n2=1. 6mol ，但乙与甲相比，相当于增大压强，平衡向着正向移动，则 n 1 3. 2，故 A 错误；B甲和丙达到平衡状态为相同平衡状态，氮气体积分数相同，乙相当于甲平衡状态再加入1mol 氮气和 3mol 氢气，
22、增大压强平衡正向进行，氮气体积分数减小，甲 = 丙乙，故 B 正确；C乙容器中反应物浓度大于甲和丙，反应速率大，甲和丙起始浓度相同反应速率相同，故C 错误；D乙中物质浓度是甲的2倍，且压强大于甲，甲和丙为等效平衡，压强相同，得到P 乙 P 甲 =P 丙 ，故 D 正确；故答案为： BD；II.( 1) 根据电荷守恒，+)+ c( H+ )= c( OH- )+ 2c( SO 2 - ) ，混合后溶液显中性，则c( NH44c NH+)=(-242cSO42) ，则 c(NH 4 )c(SO 4 )c(H )=c(OH ) ；(x mol?L- 1 氨水中加入等体积的y mol ?L- 1 硫酸
23、得混合溶液 M 恰好显中性，则+-y-c( NH4)= 2c( SO42)= 2mol?L1=ymol ?L 1，混合后，根据物料守恒2+-1- 1+-c( NH3?H2 O)+ c( NH4 )= 0. 5x mol?L，则 c( NH3?H2O)=( 0. 5x- y) mol ?L ， K=c( NH4 )? c( OH)/cNH- 7 0.5xy)=2y10- 7 x2y) ；(3 H2Oy 1 10 /(-/( -?)= ( 2) 阴极： NO 得到电子生成N2，结合守恒原则，则电极方程式为2NO+4e- =N2+2O2- ；消除一定量的 NO 所消耗的电量远远大于理论计算量，可能存
24、在副反应，O2 浓度约为 NO浓度的10 倍，氧气易得到电子生成O2-，电极方程式为： O2+4e=2O2 。5 含氮化合物对环境、生产和人类生命活动等具有很大的影响。请按要求回答下列问题：（1）利用某分子筛作催化剂，NH3 可脱除工厂废气中的NO、NO2，反应机理如图所示。 A包含的物质为 H2O 和 _(填化学式 )。（2）研究氮氧化物与悬浮在大气中的海盐粒子的相互作用时，涉及如下反应：2NO2(g)+NaCl(g)=NaNO3(g)+ClNO(g)H1 0 2NO(g)+Cl2(g)=2ClNO(g) H20。在一定温度下，向2L 密闭容器中加入 nmolCH4 和 2molNH 3 平
25、衡时 NH3 体积分数随 n 变化的关系如图所示。a 点时， CH4 的转化率为 _%；平衡常数：K(a)_K(b)(填 “ ”“或 “=”)。（4）肌肉中的肌红蛋白(Mb) 与 O2 结合生成MbO 2，其反应原理可表示为Mb(aq)+O 2(g)MbO 2(aq)，该反应的平衡常数可表示为c(MbO 2 )K=，在一定条件下c(Mb)p(O 2 )达到平衡时，测得肌红蛋白的结合度生产的 c(MbO 2 ) 100%与 p(O2 )的关系如图( ) =初始的 c(Mb)所示。研究表明正反应速率V 正 =k 正 c(Mb) p(O2)，逆反应速率V 逆 =k 逆c(MbO 2)(其中 k 正
26、和 k逆分别表示正反应和逆反应的速率常数)。试写出平衡常数K 与速率常数k 正、 k 逆 的关系式： K=_(用含有 k 正 、 k 逆的式子表示 )。试求出图中 c(4.50， 90)点时，上述反应的平衡常数K=_kPa-1。已知 k 逆=60s-1 ，则速率常数 k 正 =_s kPa-1。【答案】 N2 2H1-H2因反应为放热反应且反应容器为绝热容器，随着反应正向进行，k正体系的温度升高，t3-t 4 时间段温度升高使平衡逆向移动，转化率降低25=k逆2120【解析】【分析】【详解】(1)由图示可得到方程(NH4)2(NO2) 2+NO=(NH4)(HNO2) +A+H+，根据化学反应
27、前后原子种类和数目不变可知，A 为 H2O 和 N2，故答案为：N2；(2)根据盖斯定律，由反应 2-可得 4NO2(g)+2NaCl(g)=2NaNO3(g)+2NO(g)+Cl2(g)，则H=2H1-H2，因反应为放热反应且反应容器为绝热容器，随着反应正向进行，体系的温度升高， t3-t 4 时间段温度升高使平衡逆向移动，NO2 的转化率降低，故答案为：2H1-H2；因反应为放热反应且反应容器为绝热容器，随着反应正向进行，体系的温度升高，t 3-t 4 时间段温度升高使平衡逆向移动，转化率降低；(3)a 点时， n(CH4 )=2mol ，平衡时NH3 的体积分数为30%，设转化的CH4 的物质的量为x，CH 4 g+NH 3 g垐 ?HCN g+3H 2 g噲 ?起始 mo