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1、2020-2021 【化学】化学化学反应原理综合考查的专项培优易错试卷练习题附详细答案一、化学反应原理综合考查1 铁及铁的氧化物广泛应于生产、生活、航天、科研领域。(1)铁氧化合物循环分解水制H2已知： H2O(l)=H2(g) O2 (g)H1 285.5 kJ/mol6FeO(s)O (g) =2Fe O(s)H 313.2 kJ/mol2342则： 3FeO(s) H22343O(l)=H (g) Fe O (s)H _(2)Fe2O3 与 CH4 反应可制备 “纳米级 ”金属铁，其反应为：3CH4(g) Fe2O3(s)2Fe(s) 6H (g) 3CO(g)H42此反应的化学平衡常数
2、表达式为_ 。在容积均为 VL 的 、 、 三个相同密闭容器中加入足量“纳米级 ”金属铁，然后分别充入 a molCO 和 2a mol H 2，三个容器的反应温度分别保持T1、T2、 T3，在其他条件相同的情况下，实验测得反应均进行到t min 时 CO的体积分数如图 1所示，此时 I、 II、 III 三个容器中一定处于化学平衡状态的是_(选填“ ”“ ”或“ ” )；制备“纳米级”金属铁的反应：H4 _ 0(填“”或“” )。在 T 下，向某恒容密闭容器中加入3molCH4(g)和 2mol Fe2O3(s)进行上述反应，反应起始时压强为 P0，反应进行至 10min 时达到平衡状态，测
3、得此时容器的气体压强是起始压强的2 倍。 10 min 内用 Fe2O3(s)表示的平均反应速率为_g min 1； T 下该反应的 Kp =_； T 下若起始时向该容器中加入2molCH (g)、4mol Fe O (s)、4231molFe(s)、2mol H2(g)、2molCO(g)，则起始时 v (正 )_v (逆 ) (填 “ ”、 “ ”或 “ ”)。(3)纳米铁粉与水中NO3 反应的离子方程式为 4Fe+ NO3+10H+=4Fe2+NH4+3H2O研究发现，若 pH 偏低将会导致 NO3 的去除率下降，其原因是_。相同条件下，纳米铁粉去除不同水样中NO3 的速率有较大差异，图
4、2中所产生的差异的可能原因是 _( 答一条 )。【答案】 128.9 kJ/molKc3 CO c6 H 206反应c3CH 4 8P纳米铁粉与 H生成 H2去除 NO3【解析】【分析】Cu 或 Cu2+催化纳米铁粉去除 NO3 的反应 (或形成的 Fe Cu 原电池增大纳米铁粉的反应速率 )(1)依据题干热化学方程式，结合盖斯定律进行计算；生成物浓度幂之积(2)化学平衡常数= 反应物浓度幂之积； 2Fe(s) 6H2(g) 3CO(g)? 3CH4(g) Fe2O3 (s)，根据图 1 中 、 、 图象， CO 百分含量由小到大的顺序为 ，结合化学平衡移动分析解答；根据温度对平衡的影响来判断
5、，升高温度平衡逆向移动， CO的转化率减小，据此判断H4 大小；在 T 下，向某恒容密闭容器中加入3molCH4(g)和 2mol Fe2O3(s)进行反应： 3CH4(g)Fe2 O3(s)? 2Fe(s) H2(g) 3CO(g)；反应起始时压强为P0，反应进行至10min 时达到平衡状态，测得此时容器的气体压强是起始压强的2 倍，列出三段式，求用Fe2 O3(s)表示的平均反生成物平衡分压幂次方乘积应速率； Kp；若起始时向该容器中加入2molCH4(g)、 4mol反应物平衡分压幂次方乘积Fe2 O3(s) 1molFe(s)、2mol H2(g)2molCO(g)C 与 K 的关系判
6、断反应进行的方向；、，根据 Q(3) pH 偏低，氢离子浓度偏大，则铁可与氢离子反应生成氢气；由图 2 可知铜离子浓度越大，去除率越大，铜离子可起到催化作用，也可能形成原电池反应。【详解】(1)已知： H2O(l)=H2(g) O2(g)H1 285.5 kJ/mol ； 6FeO(s) O2(g)=2Fe3O4(s)H2313.2 kJ/mol ； 3FeO(s) H2O(l)=H2(g)Fe3O4(s)H3；由盖斯定律可得：= + 1，则H3= H1+1H2 = 285.5 kJ/mol+1(313.2 kJ/mol)= 128.9 kJ/mol ；222(2) 3CH4(g) Fe2O3
7、(s)? 2Fe(s)6H2 (g)3CO(g)的化学平衡常数表达式为c3CO c6 H 2Kc3 CH 4；在容积均为 VL 的 、 、 三个相同密闭容器中加入足量“纳米级 ”金属铁，然后分别充入 a molCO 和 2a mol H 22Fe(s)6H2(g)3CO(g)3CH4(g)Fe2O3(s)1中，发生反应?，根据图、 、 图象， CO百分含量由小到大依次为： ， T1 中的状态转变成 T2 中的状态， CO百分含量减小，说明平衡正向移动，说明T1 未达平衡状态， T2 中的状态转变成T3 中的平衡状态，CO百分含量增大，说明平衡逆向移动，说明T2可能达平衡状态，一定达到化学平衡状
8、态的是 ； 2Fe(s) 6H2(g) 3CO(g)? 3CH4 (g) Fe2O3(s)，该反应正反应为放热反应，则上述反应3CH4(g) Fe2O3(s)2Fe(s)6H2(g) 3CO(g)H4大于0；?的在 T 下，向某恒容密闭容器中加入3molCH4(g)和 2mol Fe2O3(s)进行上述反应，反应起始时压强为 P0，反应进行至 10min 时达到平衡状态，测得此时容器的气体压强是起始压强的2 倍，设消耗甲烷的物质的量为xmol ，则：3CH 4 (g) +Fe2O 3 (s)?2Fe(s)+6H 2 (g) +3CO(g)初始 (mol)32000变化 (mol)x1 x2xx
9、3平衡 (mol)3-x2xx压强之比为气体物质的量之比，则平衡时气体物质的量为6mol ，列式为3-x+2x+x 6，解得 x 1.5mol ， 10 min 内用 Fe2O3(s)表示的平均反应速率为1 1.5mol160g/molp3=8g/min ， T下该反应的K10min生成物平衡分压幂次方乘积p6H 2p3COP0 6( 1 P0 )3=2=P06 ；假设容器的体积为=p3CH 41反应物平衡分压幂次方乘积(P0 )321L，则在 T 下，平衡时有 1.5molCH43molH2(g) 1.5molCO(g)(g)，该反应的平衡常数 K=，36）（） （cCOc H2=3）（cC
10、H 41.53366；若起始时向该容器中加入2molCH42 3(s)、1.53=3(g)、 4mol Fe O36）C=（） （c CO cH 2=1molFe(s)、2mol H2 (g)、2molCO(g)， Q3）（cCH 42326=26v (逆)；(3) pH 偏低，氢离子浓度偏大，则铁可与氢离子反应生成氢气，可导致NO3-的去除率下降；由图 2 可知铜离子浓度越大，去除率越大，铜离子可起到催化作用，也可能形成原电池反应。【点睛】本题 (2)判断正逆反应速率相对大小时，要注意应用等效平衡的思想判断正逆反应进行的方向。2 铝及其合金可用作材料、铝热剂等，在环境修复等方面也有着巨大的应
11、用潜力。(1)铝的冶炼、提纯的方法很多。高温碳热歧化氯化法冶铝包含的反应之一为：Al2O3(s)+AlCl3(g)+3C(s)3CO(g)+3AlCl(g)，其平衡常数表达式为K=_。碳热还原Al2O3 冶铝的部分反应如下： .2Al2O3(s)+9C(s)=Al4 C3(s)+6CO(g) H1=akJ/mol . 4Al 2O3(s)+Al4C3(s)=3Al4 O4C(s) H2=bkJ/mol . Al4O4C(s)+Al4C3(s)=8Al(g)+4CO(g) H3=ckJ/mol反应 Al2O3(s)+3C(s)=2Al(g)+3CO(g)的 H=_kJ/mol用离子液体AICb-
12、BMIC(阳离子为EMIM+ 、阴离子为AlCl4 、Al2Cl7 )作电解质，可实现电解精炼铝。粗铝与外电源的_ 极(填 “正”或 “负 ) 相连；工作时，阴极的电极反应式为 _。(2)真空条件及 1173K 时，可用铝热还原Li5AlO4 制备金属锂 (气态 )，写出该反应的化学方程式： _。(3)用 Al、Fe 或 Al-Fe 合金还原脱除水体中的硝态氮(NO3-N)，在 45，起始 c(KNO3-N)为50mgL-1、维持溶液呈中性并通入Ar 等条件下进行脱除实验。结果如图所示(c0 为起始浓度、 c 为剩余浓度 )：纯 Al 在 03h 时， NO3-几乎没有被脱除，其原因是_；写出
13、 3h后 NO3-被还原为 N2 的离子方程式： _ 。Al-Fe 合金 12h 比纯 A134h 的脱除速率快得多的可能原因是_ 。c3(CO) c3 (AlCl)4a+b+3c+Al 3Li5AlO4 + 5Al【答案】c(AlCl 3 )正 4Al2 Cl7+3e= 7AlCl4121173K真空 15Li(g) + 4Al2O3铝表面的氧化膜仍未被溶解10Al + 6NO3 +12H2O +6H+ 45 10Al(OH)3 + 3N2Al-Fe 形成原电池能加速电子转移【解析】【分析】(1)平衡常数表达式为生成物浓度幂之积与反应物浓度幂之积的比值；利用盖斯定律去反应热；电解精炼时，粗铝
14、作阳极，而阴极上生成Al；(3) Al、Fe 的活泼性不同，在溶液中可以构成原电池，加快反应速率。【详解】(1)平衡常数表达式为生成物浓度幂之积与反应物浓度幂之积的比值，固体的浓度为定值，不出现在表达式中，则平衡常数K =c3 (CO) c3 (AlCl)；c(AlCl 3 )根据盖斯定律，反应 1+反应 11可得目标反应+反应 3124111Al2 O3(s)+3C(s)=2Al(g)+3CO(g)，则 H=H1 +H2+H3 kJ/mol31244a+b+3c=kJ/mol ；12电解精炼中，含有杂质的金属作阳极，失去电子，形成离子进入电解质中，在阴极得到电子得到单质，从而完成冶炼过程，因
15、此粗铝与外电源的正极相连；电解质溶液中Al 以、 Al2 Cl7的形式存在，在阴极得到电子，生成Al，电极方程式为AlCl44Al2Cl7+3e=7AlCl4+Al；(2)真空条件及1173K 时，可用铝热还原Li5AlO4 制备金属锂， Al 则转化为 Al2O3，化学方程式为 3Li5 AlO4+5Al1173K15Li(g)+4Al2O3；真空(3)纯 Al 在0 3h， NO3几乎没有被脱除，说明几乎没有反应，而在3h 后，反应才开始，可能是由于 Al 的表面有一层氧化膜，阻止了反应的进行，因此纯Al 在 03h 时， NO3-几乎没有被脱除，其原因是铝表面的氧化膜仍未被溶解；Al 和
16、 NO3反应，溶液是中性的，产物中 Al 以 Al(OH)3 的形式存在， Al 的化合价从 0 升高到 3价， NO3 中 N 的化合价从5价降低到0 价，根据化合价升降守恒，Al 和 NO3 的系数比为5： 3，再根据电荷守恒和原子守恒，可得离子方程式为4510Al+6NO3+12H2O+6H+10Al(OH)3+3N2；Al、 Fe 的活泼性不同，在溶液中可以构成原电池，加快电子转移，加快了反应速率。3 丙烯腈（ CH2=CHCN）是一种重要的化工原料，工业上可用“丙烯氨氧化法 ”生产，主要副产物有丙烯醛（CH2=CHCHO）和乙腈（ CH3CN）等，回答下列问题：(1)以丙烯、氨、氧气
17、为原料，在催化剂存在下生成丙烯腈（C3H3N）和副产物丙烯醛（C3H4O）的热化学方程式如下：CH (g)+NH (g)+3O (g)=C H N(g)+3H O(g)H=-515kJ/mol36323322C3H6(g)+O2(g)=C3 H4 O(g)+H2O(g)H=-353kJ/mol两个反应在热力学上趋势均很大，其原因是_；有利于提高丙烯腈平衡产率的反应条件是 _；提高丙烯腈反应选择性的关键因素是_。(2)图（ a）为丙烯腈产率与反应温度的关系曲线，最高产率对应温度为460。低于 460时，丙烯腈的产率_（填“是”或者“不是”）对应温度下的平衡产率，判断理由是_；高于460时，丙烯腈
18、产率降低的可能原因是_（双选，填标号）A催化剂活性降低B平衡常数变大C副反应增多D反应活化能增大(3)丙烯腈和丙烯醛的产率与n （氨）/n （丙烯）的关系如图（b）所示。由图可知，最佳n（氨）/n （丙烯）约为1 理由是 _ 。进料氨、空气、丙烯的理论体积约为_。【答案】两个反应均为放热量大的反应降低温度,降低压强,催化剂不是该反应为放热反应，平衡产率应随温度升高而降低AC1 该比例下丙烯腈产率最高，而副产物丙烯醛产率最低1： 7.5： 1【解析】【分析】(1)依据热化学方程式方向可知，两个反应均放热量大，即反应物和生成物的能量差大，因此热力学趋势大；有利于提高丙烯腈平衡产率需要改变条件使平衡
19、正向进行，提高丙烯腈反应选择性的关键因素是催化剂；(2)因为该反应为放热反应，平衡产率应随温度升高而降低，即低于460时，对应温度下的平衡转化率曲线应该是下降的，但实际曲线是上升的，因此判断低于460时，丙烯腈的产率不是对应温度下的平衡转化率；产率降低主要从产率的影响因素进行考虑；(3)根据图像可知，当n（氨） /n （丙烯）约为1丙烯醛产率最低，根据化学反应氨气、氧气、丙烯按时，该比例下丙烯腈产率最高，而副产物1： 1.5：1 的体积比加入反应达到最佳状态，依据氧气在空气中约占20%计算条件比。【详解】(1)两个反应在热力学上趋势均很大，两个反应均放热量大，即反应物和生成物的能量差大，因此热
20、力学趋势大；该反应为气体体积增大的放热反应，所以降低温度、降低压强有利于提高丙烯腈的平衡产率，提高丙烯腈反应选择性的关键因素是催化剂；(2)因为该反应为放热反应，平衡产率应随温度升高而降低，即低于的平衡转化率曲线应该是下降的，但实际曲线是上升的，因此判断低于460时，对应温度下460时，丙烯腈的产率不是对应温度下的平衡转化率高于460 C 时，丙烯腈产率降低；A催化剂在一定温度范围内活性较高，若温度过高，活性降低，A 正确；B该反应放热，升高温度，平衡逆向移动，平衡常数变小，B 错误；C根据题意，副产物有丙烯醛，催化剂活性降低，副反应增多，导致产率下降，C 正确；D反应活化能的大小不影响平衡，
21、D 错误；综上 AC 符合题意；(3)根据图象可知，当n（氨） /n （丙烯）约为1 时，该比例下丙烯腈产率最高，而副产物3丙烯醛产率最低；根据反应C3H6(g)+NH3(g)+O2(g)=C3H3N(g)+3H2O(g)，氨气、氧气、丙烯2按 1： 1.5： 1 的体积比加入反应达到最佳状态，而空气中氧气约占20%，所以进料氨、空气、丙烯的理论体积约为：1： 1.5： 1=1： 7.5：1。20%4 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CH 4H 2 O 催化重整是目前大规模
22、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：CH 4 (g)垐 ?3H 2 (g) ；H 1206.4kJmol1H 2 O(g) 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v正k正p CH 4p H 2 O ， p
23、 为分压（分压 =总压物质的量分数），若该条件下k正4.5 104kPa1s1-1。，当 CH 4 分解 20%时， v正 _kPa?s( 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 L1 ，在一定条件下发生反应：CH 4 (g)垐 ?的平衡转化率与温度及压强的关系CO2 (g) 噲? 2CO(g) 2H 2 (g) ，测得 CH4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) 代替物质的量浓度 c( B) 也可
24、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 mol CO2 和 1 molCH 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质量m _g。【答案】CH 4 (
25、g)2H 2O(g) =CO2 (g)4H 2 (g)H165.4kJ mol 10. 5P1 P2P3 P416 (MPa) 2 或 1.78(MPa) 2acd负不变189【解析】【分析】【详解】( 1) 反应：CH 4垐 ?3H 2(g)H 1206.4kJmol1(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 (g)2H 2 O(g) =CO 2
26、 (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(0.80.84 kPa1?s 100kPa) (100kPa)= 0. 52.42.4- 1kPa?s 。答案为： 0. 5；( 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 、 P3 、P4 由小到大的关系
27、为P1P2 P3P4 。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)2x 点的平衡常数 Kp=33=16 (MPa) 2 或 1.78(MPa) 2 。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， a 符合题意；b反应物气体分子数小于
28、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 mol CO2 和 1 molCH 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： 2H2O- 4e =O2+4H ，N 极： 2CO2+4e- +4H+=2CO+2H2O，导线中通过 2mol 电子， M 极生成 2molH +，同时有2molH +转移入正极，所以M 极 c( H+) 不变，电解质溶液的 pH
29、 不变；导线中通过 2mol 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 O- 4e=O2+4H ，当电路中通过 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。5 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
30、，从而降低2CO 又会与SO 的排放。但是煤炭燃烧过程中产生的CaSO 发生化学反应，降低脱硫效率。相关反应的热化学方程式如下：4反应： CaSO4( s)+ CO( g)CaO( s) +2211-SO ( g) +CO ( g) 活化能 Ea， H=218. 4kJ mol1反应： CaSOs4CO gCaS s4CO2gEa2H217514活化能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
31、度”）可自发进行。（2）恒温密闭容器中，加入足量CaSOCO气体，此时压强为 p0。 tmin4 和一定物质的量的中时反应达到平衡，此时CO 和 CO2 体积分数相等， CO2 是 SO2 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B 的平衡压强 p( B) 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_。