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1、全国高考化学化学反应原理综合考查的综合高考真题汇总及答案一、化学反应原理综合考查1 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(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 =_。(2)煤直接甲烷化反应C(s) + 2 H2 (g)CH4(g)的H=_kJ?mol -1， 该反应
2、在为_ （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, 发生 反应：22 .5 mol H2CO ( 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 3 molH2, 发生反应： . CO
3、2(g)+3H2 (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_mol?L-1h-1,该温度下CO2的平衡转化）为率为 _。【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10.340%【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 k
4、J/mol）=-206kJ/mol ，故答案为：-206；（2）由盖斯定律，方程式 +得到C(s) + 2H2(g)CH4(g)，则 H=- 75 kJ/mol ，反应H0，S0H TS0-75；低温；，则低温下能使- ，所以低温能自发进行，故答案为：（ 3）该反应为放热反应，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)
5、0.51.50.251平衡态 (mol/L)0.510.251K= 14 0.251，故答案为：1；0.5216（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：CO2(g)+3H2 (g)CH3OH(g)+ H2O(g)起始态 (mol)1300转化态 (mol)x3xxx时3-3x x x1h (mol) 1-x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4c3 0.2molv=t =2L=0.3mol/(L gh) ；1h平衡状态下气体压强之比为0
6、.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-y3-3yyy4-2y =0.8 ， y=0.4，二氧化碳的平衡转化率= 0.4mol100%=40% ，故答案为： 0.3；41mol40%。2 十八大以来，各地重视“蓝天保卫战”战略。作为煤炭使用大国，我国每年煤炭燃烧释放出的大量SO2 严重破坏生态环境。现阶段主流煤炭脱硫技术通常采用石灰石- 石膏法将硫元素以 CaSO4 的形式固定，从而降低SO2 的排放。但是煤炭燃烧过程中产生的CO 又会与CaSO4 发
7、生化学反应，降低脱硫效率。相关反应的热化学方程式如下：反应： CaSO4( s)+ CO( g)CaO( s) +-2211SO ( g) +CO ( g)活化能 Ea， H=218. 4kJ mol1反应： CaSO( s)+ 4CO( g)CaS( s) +4CO2( g)14活化能 Ea2， H2= - 175. 6kJ mol请回答下列问题：（ 1）反应 CaO( s)+ 3CO( g)+ SO2( g) ? CaS( s)+ 3CO2( g) ； H=_kJ?mol - 1；该反应在_（填“高温”“低温”“任意温度”）可自发进行。（2）恒温密闭容器中，加入足量CaSO4 和一定物质的
8、量的CO气体，此时压强为 p0。 tmin中时反应达到平衡，此时CO 和 CO2体积分数相等，22CO 是 SO 体积分数的 2 倍，则反应 I的平衡常数 Kp_( 对于气相反应，用某组分BpB的平衡压强() 代替物质的量浓度c( B) 也可表示平衡常数，记作K ，如 p( B) p x( B) ，p 为平衡总压强， x( B) 为平衡系统p中 B 的物质的量分数 ) 。（3）图 1 为 1000K 时，在恒容密闭容器中同时发生反应I 和 II， c( SO2) 随时间的变化图像。请分析图1 曲线中 c( SO2 ) 在 0 t 2 区间变化的原因 _。（4）图 2 为实验在恒容密闭容器中，测
9、得不同温度下，反应体系中初始浓度比c(CO 2 ) 与c(CO)SO2 体积分数的关系曲线。下列有关叙述正确的是_ 。A当气体的平均密度不再变化，反应I 和反应同时达到平衡状态B提高 CaSO4 的用量，可使反应 I 正向进行， SO2 体积分数增大C其他条件不变，升高温度，有利于反应I 正向进行， SO 体积分数增大，不利于脱硫2D向混合气体中通入氧气（不考虑与SO2反应），可有效降低SO2 体积分数，提高脱硫效率（5）图 1中， t 2 时刻将容器体积减小至原来的一半，t3 时达到新的平衡，请在图1中画出t - t3区间 c( SO ) 的变化曲线 _ 。22【答案】 -394.0kJmo
10、l - 1010 25p反应I的活化能Ea较小，反应速率I比II大，低温.0t1阶段 c( SO ) 增大， t后反应 II 为主， c( CO) 减小，使反应I 逆向进行，故c( SO ) 减212小， t2 时反应达到平衡状态。ACD；【解析】【分析】【详解】( 1) 反应： CaSOCO2( g)- 14( s)+ CO( g) ? CaO( s) + SO2( g) +H1=218. 4kJ mol反应： CaSOCaS( s) + 4CO2( g) 14 ( s)+ 4CO( g) ?H2= - 175. 6kJ mol根据盖斯定律反应- 反应得： CaO( s)+ 3CO( g)+
11、 SO2( g) ?CaS( s)+ 3CO2( g) ，所以，21 1 2184kJ mol -1394.0kJmol - 1。该反应为气体分子数减小HHH1756kJmol-.=-=-.=的反应， S0， H 0，当H- TS0 时，反应能自发进行，则T 较小的时候反应能自发进行，即该反应在低温时能自发进行，故答案为：-394.0kJ mol- 1；低温；( 2) 设参加反应的CO起始的物质的量为 a，平衡时， CO和 CO2体积分数相等，2CO 的体积分数是SO2体积分数的2 倍，故设平衡时，22SO 的物质的量为xmol ， CO和 CO 的物质的量为 2x，则对于反应有：CaSO4
12、s+CO g ?CaO s+SO2g+ CO 2 g起始 /mola00变化 /molxxx平衡 /mola-xxx则反应生成的CO2 的物质的量为 ( 2x- x) mol =xmol，生成CO 的物质的量 = 2x-( a-x) mol =( 3x- a) mol，则对于反应有：起始 /mol变化 /mol平衡 /molCaSO4 s + 4CO g ? CaS s+ 4CO 2 g4x-a0xx3x-ax结合反应、可知：CO的充入量为 ( 4x- a)+ a=4x，而平衡时，气体的总物质的量2xx 2x 5xp，则4xp0，解得：p=5，所以反应的平衡常=+ +=，设平衡时体系总压为=p
13、p05x4( 5p02 )( 5p01 )数 Kp=4545 =0. 25p0，故答案为：0. 25p0；( 5p02 )45( 3) 因反应的活化能小于反应的活化能，0到 t12，反应速率大于反应，c SO) 增(大， t1后反应 II 为主， c( CO) 减小，使反应I 逆向进行，故22时反应达到平衡c( SO ) 减小， t状态，故答案为：反应I 的活化能 Ea1 较小，反应速率 I 比 II 大， 0 t 1 阶段 c( SO2 ) 增大， t1后反应 II 为主， c( CO) 减小，使反应 I 逆向进行，故c( SO2) 减小， t2 时反应达到平衡状态；(4Am VV恒定) 反
14、应、都是反应前后气体质量变化的反应，由= 可知，容器体积下， 不变，说明气体总质量m 不变，那么容器内每种气体的质量均不变化，已达到平衡， A 正确；B CaSO4 是固体，提高 CaSO4 的用量，平衡不移动，B 错误；C反应是吸热反应，升高温度，反应正向移动，SO2 体积分数增大，不利于脱硫， C正确；D通入氧气， CO 被消耗，反应逆向移动，SO2 体积分数降低，脱硫效率增大，D 正确；综上所述， ACD满足题意，故答案为： ACD；( 5) 容器体积减小一半瞬间，二氧化硫浓度变为2 倍，同时压强增大，平衡逆向移动，二氧化硫浓度减小， t 2 t 3 二氧化硫浓度比 t1 t 2减小的多
15、。根据勒夏特列原理可知，t3 重新平衡时，二氧化硫浓度略比t 2 时刻大，据此如图：，故答案为：。【点睛】勒夏特列原理：当改变外界条件时，平衡向减弱这种改变的方向移动，但不能抵消这种改变。3 消除尾气中的NO 是环境科学研究的热点课题。I NO氧化机理.已知： 2NO( g)+ O2( g)2NO2( g)H=- 110kJ?mol - 1T1NO和O2按物质的量之比为2：1充入刚性反应容器中( 忽略NO2与N2O4的转时，将化) 。（1）下列可以作为反应已经到达平衡状态的判断依据的是_。A. 2v 正 ( O2)= v 逆 ( NO2)B. NO 与 O2 的物质的量之比为2： 1C. 容器
16、内混合气体的密度保持不变D. K 不变E. 容器内混合气体的颜色保持不变（2）通过现代科学技术动态跟踪反应的进行情况，得到容器内混合气体的压强、平均摩尔质量随反应时间的变化曲线如图1 图 2 所示。则反应2NO( g)+ O2( g)2NO2( g) 在 T1时的平衡常数 Kp_B的平衡压强p(B) 代替物质的量浓度=。 对于气相反应，用某组分c( B) 也可表示平衡常数，记作Kp，如 p( B)= p?x( B) ， p 为平衡总压强， x( B) 为平衡系统中 B的物质的量分数 。保持其它条件不变，仅改变反应温度为T2(T2 T1 ) ，在图 2 中画出容器内混合气体的平均摩尔质量随反应时
17、间的变化趋势图_。II. NO 的工业处理（3） H2 还原法： 2NO( g)+ 2H2( g)N2 ( g)+ 2H2O( g)H1已知在标准状况下，由元素最稳定的单质生成1mol 纯化合物时的焓变叫做标准摩尔生成焓。 NO( g) 和 H2O( g) 的标准摩尔生成焓分别为+90kJ?mol- 1- 1=_。、 - 280kJ?mol。则 H1（4） O3 CaSO3联合处理法-NO 可以先经O3 氧化，再用CaSO3 水悬浮液吸收生成的NO2 ，转化为HNO2。已知难溶物在溶液中并非绝对不溶，同样存在着一定程度的沉淀溶解平衡。在CaSO3 水悬浮液中加入2432-对 NO2的吸收速率，
18、请用平衡移动原理解释其主要原因_。Na SO 溶液能提高SO（5）电化学处理法工业上以多孔石墨为惰性电极，稀硝酸铵溶液为电解质溶液，将NO 分别通入阴阳两极，通过电解可以得到浓的硝酸铵溶液。则电解时阳极发生的电极反应为_。【答案】 AE0. 08- 740kJ?mol- 1对于反应32+( aq)+SO32- ( aq) ，加入 Na2 442 -结合部分 Ca2+，使其平衡向CaSO sCaSO溶液时，SO( )正反应方向移动，2-) 增大，吸收 NO2-+c( SO3的速率增大NO- 3e+2H23+4HO=NO【解析】【分析】【详解】I. （ 1）在一定条件下，当一个可逆反应的正反应速率
19、与逆反应速率相等时，反应物的浓度与生成物的浓度不再改变，达到一种表面静止的状态，即“化学平衡状态”。其中，正反应速率与逆反应速率相等是化学平衡状态的实质，而反应物的浓度与生成物的浓度不再改变是化学平衡状态的表现。A. 当 2v正 ( O2)= v 逆 ( NO2) 时，说明反应已达平衡态，故A 正确；BNO与O2的物质的量之比为2：1时，不能说明该反应反应物的浓度与生成物的浓度不.再改变，故B 错误；C. 根据质量守恒定律，容器内气体的质量恒定不变，则恒容容器内混合气体的密度始终保持不变，不能说明达到化学平衡状态，故C 错误；D. 该反应中平衡常数K 只与温度有关，则不能用K 不变来判断化学平
20、衡状态，故D 错误；E. 容器内混合气体的颜色保持不变，则说明反应物的浓度与生成物的浓度不再改变，即达到化学平衡状态，故 E 正确；综上所述，答案为 AE；（2）设容器内二氧化氮与氧气分别为2mol、 1mol，达平衡态时，氧气转化了xmol ，则可列三段式为：2NO+O 2?2NO 2起始量 (mol )210转化量 (mol )2xx2x平衡量 ( mol ) 22 xx2x平衡时平均摩尔质量为36.8g mol，则有/uuvm2mol30g/mol+1mol32g/mol =36.8g / mol ，解得 x=0 . 5，则 NO、 O22Mn(3-x)mol、 NO的物质的量分数分别为
21、0. 4、 0. 2 、0.4，同温同体积，根据压强之比等于物质的量之比，有 375xa 62.5，代入，解得，根据平衡常数公式有3-x=aK p =(0.462.5)20.08 ；因为该反应为放热反应，升高温度时，反应速率(0.42(0.262.5)62.5)会加快，平衡逆向移动，平均摩尔质量会减小，容器内混合气体的平均摩尔质量随反应时间的变化趋势图为，故答案为： 0. 08；（ 3） H 1 =生成物标准摩尔生成焓之和 - 反应物标准摩尔生成焓之和 =- 280kJ?mol - 1 2-90kJ?mol - 1 2=- 740kJ?mol - 1，故答案为： - 740kJ?mol- 1；
22、（4）相同条件下，硫酸钙的溶解度小于亚硫酸钙的溶解度，亚硫酸钙可转化为硫酸钙，对于反应CaSOs2+aq)+SO 2-(aq) ，加入Na2SO42-结合部分Ca2+，使其3Ca(3溶液时，SO4( )平衡向正反应方向移动，c( SO 2- ) 增大，吸收 NO的速率增大，故答案为：对于反应32CaSO3sCa2+( aq)+ SO32- ( aq) ，加入Na2SO4溶液时，SO42 -结合部分 Ca2+，使其平衡向( )正反应方向移动， c( SO 2-) 增大，吸收 NO2 的速率增大；3（5）由电解原理可知，阳极发生氧化反应，则一氧化氮转化为硝酸根，其电极方程式为 NO- 3e- +2
23、H2O=NO3- +4H+，故答案为： NO- 3e- +2H2O=NO3- +4H+。4 秋冬季是雾霾高发的季节，其中汽车尾气和燃煤尾气是造成雾霾的主要原因之一。（1）工业上利用甲烷催化还原NO，可减少氮氧化物的排放。已知： CH4222H=-574kJ mol-1(g)+4NO (g)=4NO(g)+CO (g)+2H O(g)CH4(g)+4NO(g)=2N2(g)+CO2(g)+2H2O(g)H=-1160kJ mol -1甲烷直接将NO2 还原为 N2 的热化学方程式为_ 。（2）汽车尾气催化净化是控制汽车尾气排放、减少汽车尾气污染的最有效的手段，主要原理为 2NO(g)+2CO(g
24、)N22(g)+2CO (g)H0T时，将等物质的量的 NO 和 CO 充入容积为 2L 的密闭容器中，保持温度和体积不变，反应过程 (015min) 中 NO 的物质的量随时间变化如上图所示。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。15min 时，若改变外界反应条件，导致n(NO)发生如图所示的变化，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
25、体积 D 加入催化剂（3）工业上常采用 “碱溶液吸收 ”的方法来同时吸收SO2，和氮的氧化物气体(NOx)，如用氢氧化钠溶液吸收可得到Na2SO3、 NaHSO3、 NaNO2、NaNO3 等溶液。已知：常温下，HNO2 的电离常数为 K-4，H2SO3 的电离常数为 Ka1=1.2-2、 K-8 。a=7 10 10a2=5.8 10常温下，相同浓度的Na2SO3、 NaNO2 溶液中 pH 较大的是_溶液。常温下， NaHSO3 显 _性 (填“酸 ”“碱”或 “中”，判断的理由是(通过计算说明 )_ 。（4）铈元素 (Ce)是镧系金属中自然丰度最高的一种，常见有+3、 +4 两种价态。雾
26、霾中含有大量的污染物NO，可以被含Ce4+的溶液吸收，生成NO2-、 NO3-（二者物质的量之比为11)。可采用电解法将上述吸收液中的NO2-转化为无毒物质，同时再生Ce4+，其原理如图所示。 Ce4+从电解槽的 _(填字母代号 )口流出。写出阴极的电极反应式： _ 。【答案】 CH42222-1-1 或 7(MPa)-1(g)+2NO (g)=N (g)+CO (g)+2H O(g) H=-867kJ mol0.0875(MPa)80不 AC Na2 3-的电离常数 Ka2-8，水解常数 KhK w-13，电3= K a2 8.3SO酸因为HSO=5.8 10 10离常数大于水解常数，所以溶
27、液显酸性a 2NO-+8H+6e- =N2 +4H2O【解析】【分析】(4)电解过程中 Ce3+在阳极失电子，变为Ce4+，则 b 进 Ce3+， a 出 Ce4+， NO2-在阴极得电子变为 N2，则 d 进 NO2-， c 出 N2。【详解】(1) CH4(g)+4NO2(g)=4NO(g)+CO2(g)+2H2 O(g)H1=-574kJ mol -1CH42222-1(g)+4NO(g)=2N (g)+CO(g)+2H O(g)H =-1160kJ mol +CH42222(-574kJmol -1 )+(-1160kJmol -1 )-2得：(g)+2NO (g)=N (g)+CO
28、(g)+2H O(g) H=2=867kJ mol-1，故答案为：CH42222H=-867kJ mol-1 ；(g)+2NO (g)=N (g)+CO (g)+2H O(g)(2)由图可知， NO 起始物质的量为 0.4mol ， 0 到 15min 共减少了 0.2mol ，则催化剂2NO(g)+2CO(g)垐 垐 ?(g)+2CO 2 (g)噲 垐 ? N 2起始值 /mol0.40.400，平衡时 p(NO)=变化值 /mol0.20.20.10.2平衡值 /mol0.20.20.10.220MPa0.2=40402)=2027MPa，同理可得： p(CO)=MPa， p(N7MPa，p(CO )0.2+0.2+0.1+0.27（40220）MPa2MPa=40MPa，所以ppCO2p N 2=77=0.0875(MPa)-1 或7K p2NOp2 CO（4024027MPa）（7MPa）