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1、高考化学化学反应原理综合考查的综合专项训练含答案解析一、化学反应原理综合考查1 氨催化氧化是硝酸工业的基础，氦气在Pt 催化剂作用下发生主反应和副反应：.4NH3(g)+5O 2(g)4NO(g)+6H2O(g)H1=-905 kJ/mol.4NH3(g)+3O 2(g)2N2(g)+6H 2O(g)H2（1）已知：NOO2N2物质中断裂 1mol 化学键需要的能量 /kJ629496942则H2=_。（2）以 Pt 为催化剂，在度的关系如下图：1L 密闭容器中充入1mol NH3 和2mol O 2，测得有关物质的量与温该催化剂在高温时对反应_更有利（填“”或“”）。 520时， NH3 的
2、转化率为 _。 520时，反应的平衡常数 K=_（数字计算式）。下列说法正确的是 _ （填标号）。A 工业上氨催化氧化生成NO时，最佳温度应控制在840左右B 增大 NH3 和 O2 的初始投料比可以提高NH3 生成 NO的平衡转化率C 投料比不变，增加反应物的浓度可以提高NH3 生成NO的平衡转化率D 使用催化剂时，可降低反应的活化能，加快其反应速率温度高于 840时， NO的物质的量减少的原因可能是 _。（3）在有氧条件下，新型催化剂M能催化 NH3 与 NOx反应生成 N2。3222时，转移的电子数为_mol。NH与 NO生成 N的反应中，当生成 1mol N将一定比例的O2、 NH3
3、和 NOx的混合气体，匀速通入装有催化剂的反应器中反应。反应相同时间NO的去除率随反应温度的变化曲线如下图所示，在50-25 0范围内随着温x度的升高， NOx 的去除率先迅速上升后上升缓慢的主要原因是_。【答案】 -1265kJ/mol160%0.220.96AD 催化剂失去活性、有其他副反应发0.441.453生、生成 NO的反应为放热反应温度升高生成NO的转化率降低24迅速上升段是催化剂7活性随温度升高增大与温度升高共同使NO去除反应速率迅速增大；上升缓慢段主要是温x度升高引起的 NO去除反应速率增大x【解析】【分析】（1）利用盖斯定律和 H=反应物总键能 -生成物总键能计算；（2） 由
4、图可知，该催化剂在高温时，生成的NO 物质的量远大于氮气的； 根据图示 A 点计算出两个反应消耗氨气的量，再计算转化率； 利用 A 点，计算出两个反应后剩余的氨气，氧气，生成的水和N2，再根据平衡常数公式计算； A. 工业上氨催化氧化生成NO 时，根据图示可知 840 生成 NO 最多，故 A 正确；B.增大 NH3 和 O2 的初始投料比可以降低NH3 转化率，提高氧气转化率，故B 错误；C.投料比不变，增加反应物的浓度可以看成增大压强，不利于向体积增大的方向进行，因此降低 NH3 生成 NO 的平衡转化率，故C 错误；D.使用催化剂时，可降低反应的活化能，加快其反应速率，故D 正确； 温度
5、高于840 时， NO 的物质的量减少的原因可能是催化剂失去活性、有其他副反应发生、生成NO 的反应为放热反应温度升高生成NO 的转化率降低；（ 3） 8NH 3+6NO2=7N2+12H2O 根据方程式判断； 在 50-250 范围内随着温度的升高，NOx 的去除率先迅速上升后上升缓慢的主要原因是迅速上升段是催化剂活性随温度升高增大与温度升高共同使NOx 去除反应速率迅速增大；上升缓慢段主要是温度升高引起的NOx 去除反应速率增大；【详解】（1）盖斯定律： - 得 2N2(g)+2O24NO(g) H= H1 - H2=-905- H2kJ/mol ；H=反应物总键能-生成物总键能=2 94
6、2 kJ/mol +2 496 kJ/mol -4 629 kJ/mol；=360kJ/mol所以： H2=H1 - H=-905 kJ/mol -360 kJ/mol =-1265kJ/mol ；答案： -1265kJ/mol（2） 由图可知，该催化剂在高温时，生成的 NO 物质的量远大于氮气的，故该催化剂在高温下选择反应 I；答案： 520 时，4NH3（g） +5O24NO（ g） +6H2O（g）变化（ mol ）：0.20.250.20.34NH3（ g） +3O2（ g）2N2（ g）+6H2O（ g）变化（ mol ）： 0.40.30.20.60.20.4NH3 的转化率为 1
7、00%=60%1答案 :60% 在 1L 密闭容器中充入 1mol NH和 2mol O， 520平衡时 n（ NO） =n（ N ） =0.2mol ，322则：4NH（ g） +5O4NO（ g）+6H O（ g）322变化（ mol ）： 0.20.250.20.34NH（ g） +3O （g）=2N2（ g） +6H O（ g）322变化（ mol ）： 0.40.30.20.6故平衡时， n（NH3 ） =1mol-0.2mol-0.4mol=0.4mol，n（ O2） =2mol-0.25mol-0.3mol=1.45mol ， n（ H O） =0.3mol+0.6mol=0.9
8、mol ，由于容器体积为 1L，利用物质的量代2替浓度计算平衡常数 K= 0.220.960.441.45 3答案： 0.220.960.441.453 A. 工业上氨催化氧化生成NO 时，根据图示可知 840 生成 NO 最多，故 A 正确；B.增大 NH3 和 O2 的初始投料比可以降低NH3 转化率，提高氧气转化率，故B 错误；C.投料比不变，增加反应物的浓度可以看成增大压强，不利于向体积增大的方向进行，因此降低 NH3 生成 NO 的平衡转化率，故C 错误；D.使用催化剂时，可降低反应的活化能，加快其反应速率，故D 正确；答案： AD 温度高于 840 时， NO 的物质的量减少的原因
9、可能是催化剂失去活性、有其他副反应发生、生成NO 的反应为放热反应温度升高生成NO 的转化率降低；答案：催化剂失去活性、有其他副反应发生、生成NO 的反应为放热反应温度升高生成NO的转化率降低（3） 8NH3+6NO2=7N2+12H2O 生成N2 的反应中，当生成1mol N2 时，转移的电子数为24mol ；7答案：247 反应相同时间NOx 的去除率随反应温度的变化曲线如下图所示，在50-250 范围内随着温度的升高， NOx 的去除率先迅速上升后上升缓慢的主要原因是迅速上升段是催化剂活性随温度升高增大与温度升高共同使NOx 去除反应速率迅速增大；上升缓慢段主要是温度升高引起的NOx 去
10、除反应速率增大；答案：迅速上升段是催化剂活性随温度升高增大与温度升高共同使NOx 去除反应速率迅速增大；上升缓慢段主要是温度升高引起的NOx 去除反应速率增大【点睛】本题难点是图象分析应用，易错点平衡常数的计算，注意三段式法在平衡计算中的应用。2H2O2 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.H+2e-2H2O22H += 2 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
11、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 的一种催化分解机理如下：H2O2( aq)+ Mn 2+( aq)= OH( aq)+ Mn 3+( aq)+ OH- ( aq)?H=akJ/ molH2O2aqMn3+aq) +2OH-(aq)=Mn 2+(aq) + O-(aq) +2HH bkJ mol()+(22O l)?(= /-( aq)?H=ckJ/ molOH( aq) + O2( aq)= O2( g) + OH2H2O2aq)=2H2O l)+O2gH _。该反应的催化剂为_。() =( 3) H2O2
12、、 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 ( H2PO2- ) 。弱碱性条件下OH 将 H2-3-，理论上 l. 7g OH 可处理含 0. 001mol / L2氧化成 PO4PO22-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 FeSO后，次磷酸盐氧化率、磷元素沉淀率均显著提高，原因是_。4【答案】 2H 2O-4e- =4H + +O 2c（ H+）过小时，反应的化学反应速率较
13、慢，c（ H+）过大时，主要发生反应（ a+b+c） kJ/ mol Mn 2+2+促进 H2 23产生 OH，25LFeO和 O氧化产生的3+3-转化为 FePO4沉淀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；3）弱碱性条件下OH将H-氧化成PO 3-，反应为：（?224PO4gOH+2OH - +H 2PO2- =PO43- +4H 2O , 以此计算废水的体积；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高，原因是Fe2+促进2 233+将
14、 PO43- 转化为 FePO4沉淀。H O和 O 产生 OH，氧化产生的 Fe【详解】（1）由电解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) +H2+aq)=OH aq)+Mn3 + aq OH-aqH akJ mol2O2( aq)+ Mn( )+( )? = /Mn3+( aq) + 2OH- ( aq)=Mn 2+( aq) + O - ( aq) + 2H2O( l)?H=bkJ/ mol2-( aq)?H=ckJ/ mol O2(
15、 aq)= O2( g) + OH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 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，
16、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。3 运用化学反应原理研究化学反应有重要意义。（ 1）一氯胺（ NH2Cl）是饮用水的二级消毒剂，水解生成一种具有强烈杀菌消毒作用的物质：NH2Cl 中Cl 元素的化合价为_ 。NH2Cl 发生水解反应的化学方程式为_ 。（2） SO2 和 CO 均为
17、燃煤产生的烟道气中有害成分，在催化作用下可利用二者相互反应进行无害化处理并回收硫。有关资料如图 1 所示。则：常温常压下，质量均为11.2g 的 CO（g）和 S（s）分别完全燃烧生成（g），放出的热量前者比后者多_kJ。SO2（ g） +2CO（ g） =S（ s） +2CO2（ g） H=_.CO2（ g）或SO2（3）在一定条件下，向恒容密闭容器中充入1.0molCO2 和 3.0molH2，在一定温度范围内发生如下转化： CO2232O（ g） H=-xkJ/molx0）。在不同催（ g） +3H（ g） =CH OH（g）+H化剂作用下，相同时间内CO2 的转化率随温度的变化如图2
18、所示：催化效果最佳的是催化剂_（选填 “I、”“ ”或 “”）； b 点 v(正 )_v(逆 )（选填“”、“ c(HCO3 )c(OH )c(H )B c(NH4) c(NH3H2O)=c(HCO3) c(H2CO3)23323 2 71C c(H CO ) c(CO ) c(NH H O)=9.9 10mol Lc(H 2CO 3 )=_（结果保留三位有效数字）。c(CO 32- )【答案】 +1NH2Cl H2O=NH3HClO（或 NH2Cl 2H2O=NH3H2O HClO） 9.6+270.0kJ/mol I 该反应为放热反应，升高温度，平衡逆向移动B6.25【解析】【分析】【详解
19、】（1）发生水解反应时，元素的化合价一般不发生变化，一氯胺（NH2Cl）水解时能生成有强烈杀菌消毒作用的物质（HClO），可知 Cl 元素的化合价为+1 价；水解的方程式为：NH Cl+H O=NH +HClO（或 NH Cl 2H O=NH H O HClO），故答案为：+1；2232232NH2Cl+H2O=NH3 +HClO（或 NH2Cl 2H2O=NH3H2O HClO）；（2） 11.2gCO 的物质的量为0.4mol ，完全燃烧生成CO2 放出的热量为283.0kJ 0.4=113.2kJ；11.2gS 的物质的量为 0.35mol ，完全燃烧生成SO2 放出的热量为296.0k
20、J 0.35=103.6kJ，前者比后者放出的热量多9.6kJ；SO2（ g）+2CO（ g） =S（ s） +2CO2（ g） H=296.0kJ/mol 283.0kJ/mol 2=+270.0kJ/mol；故答案为： 9.6；+270.0kJ/mol ；（ 3）根据图 2，相同温度时，在催化剂 的作用下，反应相同时间 CO2 的转化率最大，因此催化剂 的效果最好； b 点时反应还未达到平衡状态，CO2 的转化率还会继续增加，反应正向进行，因此v(正 ) v(逆 )；该反应为放热反应， a 点时达到平衡，从a 点到 c 点，温度升高，平衡逆向移动，CO2 的转化率下降，故答案为： ；该反应
21、为放热反应，升高温度，平衡逆向移动；（4） 0.1mol/LNH 43溶液中， NH4+水解： NH4+23 2+， HCO3 -水解： HCO3-HCO+H ONH H O+H223-，溶液 pH=8，说明 HCO3-水解的程度更大；+H OH CO +OHA. 由于 NH433-水解的程度更大，离子浓度大小顺序为c(NH43HCO 溶液中 HCO)c(HCO)c(OH )c(H )， A 项正确；B.NH4+达到水解平衡后，在溶液中的存在形式为NH4+ 、NH3H2O， HCO3-达到电离、水解平衡后，在溶液中的存在形式为HCO3-、 CO32- 、 H2CO3 ，因此物料守恒式为：c(N
22、H4 )+c(NH3H2O)=c(HCO3 )+c(H2CO3)+c(CO32-)， B 项错误；C.列出电荷守恒式：+2-c(NH4)+c(H )=c(HCO3)+2c(CO3)+c(OH)，与上述物料守恒式联立，得到： c(NH3H2O) +c(CO32- )+c(OH-)= c(H+)+ c(H2CO3)，则 c(H2CO3) c(CO32 ) c(NH3H2O)=c(OH-)+-6 1-81 71， C 项正确；故答案为：B；c(H )=10mol L 10mol L =9.9 10molLc(H 2CO 3 )c(H2CO3 )c(HCO3- )2+c2(H + )=6.25，故答c
23、(CO32- ) =c(HCO3- ) c(H + )c(CO32- ) c(H + )c(H) = Ka1Ka 2案为： 6.25。【点睛】在水溶液中，若要计算两种离子的浓度之比，往往可从平衡常数的角度思考，将公式进行变换，得到有关平衡常数及c(H+)、 c(OH-)的式子，再代入数据计算：要计算 c(H 2 CO3 ) ， Ka123a232-)这一项，c(CO32- )的表达式分母是c(H CO )， K 的表达式分子中有c(CO因此把 Ka1a2+、 K 的表达式取倒数相乘，再乘c(H )的平方，可推导出公式c(H 2CO 3 )c(H 2CO3 )c(HCO3- )2+c2 (H +
24、 )c(CO 32- )= c(HCO 3-)c(H + ) c(CO32- )c(H + )c(H) = Ka 1Ka24I. 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
25、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 (CO)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+3molH21.6mol甲甲P 甲乙1L2molN 2+6molH2n1mol乙乙P 乙丙2L2molN 2+6mol
26、H2n2mol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.（ 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】
27、CH4（ g） +H2O（g）=CO（ g） +3H2（ g）H=+206 kJ/mol 0.12mol 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：0.25molCH ( g)+ H O( g)= CO( g
28、)+ 3H ( g) H=+206kJ/ mol ；422( 2) 在 150时 2L的密闭容器中，将2mol 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
29、.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
30、；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，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( NH44+-2)c(H)=c(OH ) ；c( NH4 )= 2c( SO42 ) ，则 c(NH 4 )c(SO 4x mol?L- 1 氨水中加入等体积的y mol ?L- 1 硫酸得混合溶液M 恰好显中性，则+)=2c(SO 2-2y- 1