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1、2020-2021 成都【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( 含答案 )一、化学反应原理综合考查1 （ 15 分）甲烷水蒸气催化重整（ SMR）是传统制取富氢混合气的重要方法，具有工艺简单、成本低等优点。回答下列问题：（1）已知1000 K 时，下列反应的平衡常数和反应热：CH421H1(g)C(s)+2H (g) K =10.22CO(g)C(s)+CO(g) K2=0.6H22CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g) K3=1.4H3CH4(g)+2H2O(g)CO2(g)+4H2 (g) K4H4（ SMR）则 1000 K 时， K4=_； H4=_（用H
2、1、 H2 、 H3 来表示）。（2）在进入催化重整装置前，先要对原料气进行脱硫操作，使其浓度为0.5 ppm 以下。脱硫的目的为 _。（ 3）下图为不同温度条件下电流强度对CH4 转化率的影响。由图可知，电流对不同催化剂、不同温度条件下的甲烷水蒸气催化重整反应均有着促进作用，则可推知 H4_0（填 “ 或”“ 增加 10Ni-3MgO/-Al 2O3 温度高于 750 时，几种情况下的反应均达到平衡，催化剂不改变平衡状态 = 第 步的活化能大，反应速率慢【解析】【分析】【详解】（1）方程式 CH4222 - 得到，(g)+2H O(g)CO (g)+4H (g)，是由方程式 +2K4= K1
3、K 32 = 10.21.42 =33.32， H4= H1+2 H3- H2。K 20.6（2）硫会与催化剂反应，会使催化剂中毒，因此要脱硫。（3）由图可知电流相同时，750 甲烷的转化率比600 时甲烷的转化率高，说明温度越高，转化率越高，K 越大，H40。（4）据图可知，随温度降低，H2 产率的变化幅度也增大，电流对H2 产率的影响作用逐渐增加； 600 时， 10Ni-3MgO/-Al 2 32O 催化剂在不同电流时H 产率的变化幅度最大，因此电流对 10Ni-3MgO/-Al 2O3 催化剂影响最为显著；测试时间为6 小时，当温度高于 750 时，由于反应速率加快，反应已经达平衡移动
4、，而催化剂不影响平衡移动，因此无论电流强度大小，有无催化剂， H2 产率趋于相同。（ 5）同一化学反应，催化剂只能改变反应的速率，对反应热不会造成影响，故过程和 H 相等。根据活化能越大，反应速率就越慢，故控制整个反应速率的是活化能较高的步骤，即控速步骤为第 步。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 C
5、3(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-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 )
6、，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度、 c 为剩余浓度 )：Ar等条件下进行脱除实验。结果如图所示(c0 为起始浓纯 Al 在 03h 时， NO3-几乎没有被脱除，其原因是_；写出 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】正 4Al2 Cl7+3e= 7AlCl4c(AlC
7、l 3 )121173K铝表面的氧化膜仍未被溶解12H O +真空 15Li(g) + 4Al O310Al + 6NO +2326H+4532Al-Fe 形成原电池能加速电子转移10Al(OH)+ 3N【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c3 (CO) c3 (AlCl)值，不出现在表达式中，则平衡常数K =；c(AlCl 3 )
8、111可得目标反应根据盖斯定律，反应 +反应 +反应 3124111Al O (s)+3C(s)=2Al(g)+3CO(g)，则 H=H +H +H kJ/mol2312123344a+b+3c=12kJ/mol ；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，因此粗铝与外电源的正极相连；电解质溶液中Al 以、的形式存在，在阴极得到电子，生成Al，电极方程式为 4AlAlCl4Al2 Cl72Cl7+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
9、1173K式为 3Li5 AlO4+5Al 真空 15Li(g)+4Al2O3；3几乎没有被脱除，说明几乎没有反应，而在3h 后，反应才开(3)纯 Al 在 0 3h， NO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 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10A
10、l+6NO3+12H2O+6H+ 45 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 甲醇与水蒸气重整制氢可直接用于燃料电池。回答下列问题：(1)CH3OH(g)?CO(g) 2H2(g)H11；已知甲醇分解反应：90.64 kJ mol水蒸气变换反应：CO(g) H2O(g) ?CO2(g) H2(g) H2 41.20 kJ mol 1。则 CH3OH(g) H2O(g) ? CO2(g) 3H2(g) H3_kJ mol 1。(2)科学家通过密度泛函理论研究甲醇与水蒸气重整制氢反应机理时，得到甲醇在面发生解离时四个路径与
11、相对能量的关系如图所示，其中附在Pd(III)表面的物种用Pd(III)表* 标注。此历程中活化能最小的反应方程式为_ 。(3)在 0.1MPa 下，将总进料量为 1 mol 且 n(CH3OH)： n(H2O) 1： 1.3 的混合气体充入一刚性密闭容器中反应。实验测得水蒸气变换反应的速率随温度的升高明显下降，原因是_ 。平衡时，测得CH3OH 的含量在给定温度范围内极小，H2、H2O(g)、 CO、 CO2 四种组分的含量与反应温度的关系如图所示，曲线b、c 对应物质的化学式分别为_、_。(4)573.2K 时，向一刚性密闭容器中充入5.00 MPa CH OH使其分解， t h 后达平衡
12、时H的物32 1Kp质的量分数为 60%，则 t h 内 v(CH3OH) _MPa h ，其分压平衡常数_MPa2。【答案】 +49.44 CH2O*+2H*=CHO*+3H*2随温度升高，催化活性（或 CH O*=CHO*+H* ）3.75降低22168.75COH O（ g）t【解析】【分析】【详解】（ 1）甲醇分解反应： CH3OH(g) ? CO(g)2H2(g) H1 90.64 kJ mol 1；水蒸气变换反应： CO(g) H2O(g) ? CO2(g) H2(g) H2 41.20 kJ mol 1。将 +，即可求出 CH3OH(g) H2O(g) ? CO2(g) 3H2(
13、g) H3 =+90.64 kJ mol 1+（ -41.20 kJ mol 1） =+49.44 kJ mol 1，故答案为： +49.44；（2）活化能为反应物的总能量与过渡态能量之差，从图中可以看出，过渡态3 发生的反应活化能最小。反应物为“CHO*+2H* ”，产物为 “ CHO*+3H*，故反应方程式为2CH2O*+2H*=CHO*+3H* 因为 2H* 反应前后都吸附在催化剂表面，未参与反应，故反应实质为 CH2 O*=CHO*+H* ，故答案为： CH2 O*+2H*=CHO*+3H* （或 CH2O*=CHO*+H* ）；（ 3）因为温度升高，反应速率应加快，而图中速率减小，显
14、然不是温度的影响，只能为催化剂的活性降低，故答案为：随温度升高，催化活性降低；对于反应 CO（ g） +H222O（ g）CO （ g） +H （ g） H 0，其他条件不变时，升高温度，平衡向左移动，即CO、 H2O 的含量均增大，22CO、 H 的含量均减小。依据图中信息，可初步得知， a、b 曲线分别对应CO2或 H2， c、 d 曲线则对应 CO 或 H2O（ g）。根据反应方程式可知：该反应起始时，n（ H222） n（ CO ）、 n（ H O） n（ CO），平衡时含量必然有 H2 CO 、 H O CO故 a、 b、 c、d 曲线分别对应H 、 CO 、 H O（ g）、 CO
15、，曲线 b、 c22222对应物质的化学式分别为CO2、H2OgCO2、H2 Og（ ），故答案为：（ ）；（4）假设 CH3OH 的压强变化量为x，列出三段式：起始（ MPa）转化（ MPa）平衡（ MPa）CHOH（g） ?CO（ g） + 2H（g）325.000xx2x5.00-xx2x2 x603.75MPa3.755 2x，x=3.75Mpa ， v（ CH3OH） =th=100t 1；MPahKp= P CO ?P2 H 23.75MPa 7.5MPa2=168.75（ MPa）2，P CH 3OH1.25MPa故答案为：3.75 ；168.75（ MPa） 2。t【点睛】本题
16、综合考查化学平衡问题，题目涉及化学平衡计算与影响因素、反应热计算等，侧重考查学生分析计算能力，注意盖斯定律在反应热计算中应用，难点（ 4）列出三段式，理清平衡时各物质的量，是解题关键。4 煤燃烧排放的烟气含有 SO2 和 NOx，大量排放烟气形成酸雨、污染大气，因此对烟气进行脱硫、脱硝，对环境保护有重要意义。回答下列问题：.利用 CO 脱硫(1)工业生产可利用CO 气体从燃煤烟气中脱硫，则25时 CO 从燃煤烟气中脱硫的热化学方程式 2CO(g)SO22(g)? 2CO (g)S(s)的焓变 H _ 。 25， 100kPa 时，由元素最稳定的单质生成1mol 纯化合物时的反应热称为标准摩尔生
17、成焓，已知一些物质的“标准摩尔生成焓 ”如下表所示：物质CO(g)CO22(g)SO (g)标准摩尔生成焓-110.5-393.5-296.8? fHm(25 )/kJ?mol -1(2)在模拟脱硫的实验中，向多个相同的体积恒为2L 的密闭容器中分别通入2.2mol CO 和1mol SO2 气体，在不同条件下进行反应，体系总压强随时间的变化如图所示。在实验 b 中， 40 min 达到平衡，则0 40 min 用 SO2表示的平均反应速率2v(SO )_。与实验a 相比，实验b 可能改变的条件为_ ，实验 c 可能改变的条件为_。.利用 NH3 脱硝(3)在一定条件下，用NH3消除NO污染的
18、反应原理为：4NH3(g)6NO(g)5N2(g)?1。在刚性容器中， NH与 NO 的物质的量之比分别为X、 Y、6H2O(l) H 1807.98kJ mol3Z(其中 XYZ)，在不同温度条件下，得到NO 脱除率 (即 NO 转化率 )曲线如图所示。NH3 与 NO 的物质的量之比为X 时对应的曲线为各曲线中NO 脱除率均先升高后降低的原因为_( 填 “ a”“或“b”c。”)_。 900条件下，设 Z 2 ，初始压强 p0，则 4NH3(g) 6NO(g)?5N2(g)6H2O(l)的平衡常数3Kp _( 列出计算式即可)。 .利用 NaCIO2 脱硫脱硝(4)利用 NaClO 的碱性
19、溶液可吸收 SO 和 NO (物质的量之比为1:1)的混合气体，自身转化为222NaCl，则反应的离子方程式为 _。【答案】 -269.2kJ mol -10.01mol L-1min -1加入催化剂升高温度c 温度低于 900时，反应速率较慢，随着温度升高反应速率加快，NO 脱出率逐渐升高，温度高于900 ，反应达到平衡状态，反应的H0，继续升高温度，平衡向左移动，NO 脱出率又下降50.3750.375p 0或-2-2-3ClO2230.1p040.15p060.14 0.156 p05+4SO +4NO +12OH =3Cl+4SO +4NO+6H2O【解析】【分析】【详解】(1)根据
20、“标准摩尔生成焓”的定义可得：1垐?-1 C s +O2ggt H m1 =-110.5kJ gmol噲? CO21垐?-1 C s +O2ggt H m 2 =-393.5kJ gmol噲? CO221垐?-1 S s +O2ggt H m3 =-296.8kJ gmol噲? SO22再根据盖斯定律 2(反应 -反应 )-反应可得到 2CO(g) SO2(g)?2CO(g) S(s)，则， CO脱硫反应 2CO(g)SO2(g)?2CO2(g) S(s)的焓变H =2 t H m 2 - t H m1 - t H m3 =2 -393.5kJgmol -1 -110.5kJgmol -1 -
21、 -296.8kJgmol -1 =-269.2kJ gmol -1 ，故答案为： -269.2kJ mol -1 ；(2)结合题干信息，列三段式有：2CO gSO2 g垐 ?2CO2 gS s噲 ?初始2.2100转化2xx2xx末态2.2-2x1-x2xx则 2.2-2x+1-x+2x1200.8mol，解得 x=0.8，则=2L-1gmin-1 ，故答2.2+1260v SO2=0.01molgL40min-1min-1；案为 0.010.01mol L与实验 a 相比，实验 b 达到的平衡状态不变且所需时间缩短，改变的条件应为加入了催化剂，与实验 a 相比，实验 c 达到平衡状态改变且
22、所需时间缩短，可能是增大压强或升高温度，联系反应特点，若是增大压强，平衡向右移动，向右反应的程度应增大，与图像不符，若是升高温度，平衡向左移动，与图像相符，故答案为：加入催化剂；升高温度；(3) NH3 和 NO 的物质的量之比越大，NO 的脱出率月啊，则相同温度下，不同NH3、 NO物质的量之比对应NO 的脱出率： XYZ，则 X 对应曲线 c， Y 对应曲线 b， Z 对应曲线 a，故答案为： c；NO 的脱出率会受到速率、平衡移动等因素的影响，温度低于900 时，反应速率较慢，随着温度升高反应速率加快，NO 脱出率逐渐升高，温度高于900 ，反应达到平衡状态，反应的H0，继续升高温度，平
23、衡向左移动，NO 脱出率又下降，故答案为：温度低于900时，反应速率较慢，随着温度升高反应速率加快，NO 脱出率逐渐升高，温度高于900，反应达到平衡状态，反应的H0，继续升高温度，平衡向左移动，NO 脱出率又下降；压强为 p0，根据曲线 a 上 NH3 与 NO 的物质的量之比为Z= 2 ，则 NH3的分压为 0.4p0，3NO 的分压为 0.6p ，列三段式有：04NH 3 g6NO g垐 ?5N 2g6H 2 O l噲?起始0.4p00.6p00转化0.3p00.45p00.375p0平衡0.1p00.15p00.375p0p5N 20.375p050.375则反应的平衡常数K p或，4
24、NH 3gp6NO460.1565p0.1p 00.15p00.14p00.375p 050.375或故答案为：460.146 5；0.1p00.15p00.15 p0(4)在碱性环境下， ClO2-氧化等物质的量的SO2 和 NO2 ，ClO2-变为 Cl-， SO2变为 SO42-， NO2变为 NO3-，利用氧化还原反应规律进行配平，可得离子反应方程式3ClO2-+4SO2+4NO2+12OH- =3Cl-+4SO42-+4NO3- +6H2O，故答案为： 3ClO2- +4SO2+4NO2+12OH-=3Cl-2-+4SO4 +4NO3 +6H2O。5 利用碳和水蒸气制备水煤气的核心反
25、应为：C(s)H2O(g)?H2(g) CO(g)(1)已知碳 (石墨 )、H2、 CO 的燃烧热分别为 393.5kJ mol 11、 283kJmol1、 285.8kJ mol，又1H _。知 H2O(l)=H2O(g) H 44kJ mol，则 C(s) H2O(g)?CO(g) H2(g)(2)在某温度下，在体积为1L的恒容密闭刚性容器中加入足量活性炭，并充入1mol H2O(g)发生上述反应，反应时间与容器内气体总压强的数据如表：时间 /min010203040总压强 /100kPa1.01.21.31.41.4 平衡时，容器中气体总物质的量为_mol ， H2O 的转化率为 _。
26、 该温度下反应的平衡分压常数Kp _kPa(结果保留2 位有效数字 )。(3)保持 25 、体积恒定的1L 容器中投入足量活性炭和相关气体，发生可逆反应CH2O(g)?CO H2 并已建立平衡，在40 min 时再充入一定量H2， 50min 时再次达到平衡，反应过程中各物质的浓度随时间变化如图所示： 40min 时，再充入的H2 的物质的量为 _mol 。1。 40 50 min 内 H2 的平均反应速率为 _mol L1min(4)新型的钠硫电池以熔融金属钠、熔融硫和多硫化钠(Na2Sx)分别作为两个电极的反应物，固体Al2O3 陶瓷 (可传导 Na )为电解质，其原理如图所示： 放电时，
27、电极A 为 _极， S 发生 _反应（填“氧化”或“还原”）。 充电时，总反应为 NaS =2Na S (3x5)， Na 所在电极与直流电源_极相连，阳2xx极的电极反应式为 _。【答案】 131.3 kJ mol 11.440% 276 0.1 负 还原负x2-2e- xS=S【解析】【分析】【详解】(1)已知碳 (石墨 )、H2、 CO 的燃烧热分别为393.5kJ mol 1、 285.8kJ mol 1、 283kJmol 1，则C(s) O2(g) CO2 (g)H 393.5kJ mol 11O2(g) H2(g) H2O(l) 12H 285.8kJ mol CO(g)1 1O2(g)CO2(g)H 283kJ mol2HO(l)=H O(g) 12H 44kJ mol2根据盖斯定律可知 即得到C(s) H2O(g)?CO(g) H2(g)H131.3kJ mol 1。(2)根据方程式可知CH 2O ?H 2 +CO起始量 (mol )100转化量 (mol )xxx平衡量 ( mol)1xxx压强之比是物质的量之比，则(1 x+x+x):1 1.4:1 ，解得 x 0.4；根据以上分析可知平衡时，容器中气体总物质的量为1.4mol ， H2O 的转化率为40%。