2020-2021备战高考化学化学反应原理综合考查综合试题含答案

1、2020-2021 备战高考化学化学反应原理综合考查综合试题含答案一、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

2、， nh3 的转化率为 _。 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o

3、2、 nh3 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_。【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

4、计算；（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； 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

5、d 正确； 温度高于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

6、总键能=2 942 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

7、 的转化率为 100%=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.

8、6mol=0.9mol ，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

9、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；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

10、引起的nox 去除反应速率增大；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。2 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)+3h242-1(g)ch (g) +h o(g) h=akj mol查阅资料反应中相关化学键能数据如下表：化学键c oh hh

11、choe(kj mol -1)1072436414465(1)则反应中 a =_。24_kj ? mol-1， 该反应在(2)煤直接甲烷化反应 c(s) + 2 h (g)ch (g) 的 h=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 .5 mol h2, 发生 反应： 2co2 ( g) + 6h2(g)c2h4(g)+4 h2o(g) h=-128kj mol-1 ，测得温度对催化剂催化效率和co2 平衡转化率的影响如右图所 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

12、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2223 molh , 发生反应： . co (g)+3h (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）为 _mol ?l-1h-1 , 该温度下 co2 的平衡转化率为 _。【答案】 -206 -75 低温 该反应为放热反应，温度升高，平衡逆向移动，

13、所以二氧化碳的转化率降低 1 0.3 40%【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 kj/mol）=-206kj/mol ，故答案为： -206；（2）由盖斯定律，方程式 +得到 c(s) + 2h2(g)4ch (g)，则 h=- 75 kj/mol ，反应h0， s0，则低温下能使 h- t sas， ash3 的稳定性比 nh3 的稳定性弱，用原子结构解释原因：n 和as 位于同一主族， as 的电子层数比n 的多，原子半径as 比 n 的大，得电子能力a

14、s 比 n弱，非金属性 as 比 n 弱，氢化物ash3 的稳定性比 nh3 弱；常将含砷废渣（主要成分为as2s3）制成浆状，通入o2 氧化，生成h3aso4 和单质硫，结合电子转移配平得方程式为： 2as2s3+5o2+6h2o=4h3 aso4+6s；故答案为： 2as2s3+5o2+6h2o=4h3aso4+6s；列三段式如下：?（）3（ ） （ ）+2ohaso43（ ）2i（ ）aso3aq + i 2aqaq +aq + h 2 ol起始量xx转化量yyy2y平衡量x-yx-yy2yc(aso 43 ) c2 (i )y24y32y根据平衡常数表达式k= c(aso 33 )c

15、i 2c2 (oh )=xyxy= (x-y) 2，故答4y3案为： (x-y) 2。5 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： ch4(g)+4no2(g)=4no(g)+co2(g)+2h2 o(g) h=-574kj mol -1 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

16、)n2(g)+2co2(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 减小容器体

17、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 10 a2=5.8 10常温下，相同浓度的na232so 、 nano 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

18、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 33-的电离常数 ka2-8，水解常数 khk w-13，电= k a2 8.3so酸因为hso=5.8 10 10离常数大于水解常数，所以溶

19、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 -1 -1 +ch2222(-574kjmol -1 )+(-1160kj mol-1 )-得：4=2(g)+2no (g)=n (g)+co (g)+2h o(g) h=2867kj mol-1，故答案为： ch42222h=-867kj mo

20、l-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 ?噲 垐 ? n 2 (g)+2co 2 (g)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=404020mpa，p(co2)7mpa，同理可得： p(co)=mpa， p(n2 )=0.2+0.2+0.1+0.277（40220）mpa2mpa40ppco2p n 2=77=0.0875(mpa)-1 或=mpa，所以k p2nop2 co40407（mpa227）（7mpa）7(mpa)-1 。再向容器中充入no 和 co2 各 0.3mol ，加入的no 和 co2 物质的量相等，那么80二者引起压强增大量相等，假设二者引起的压强增量分别为p ，则（40220）mpampa+p7qc=77=(mpa)-1 ， qc=kp，平衡不移动，故答案为：（40240280） （mpa）mpa+p770.0