高考化学与化学反应原理综合考查有关的压轴题及答案解析

1、高考化学与化学反应原理综合考查有关的压轴题及答案解析一、化学反应原理综合考查1 铜的多种化合物在生产生活中都有广泛用途。请回答下列问题：（1） cu2o 和 cuo 是铜的两种氧化物，可互相转化。已知：i.2cu2o(s) o2(g)=4cuo(s) h=-292.0kj mol-1ii.c(s)2cuo(s)=cu2o(s) co(g) h= 35.5kj mol -1若 co的燃烧热为 283.0kj mol -1 ，则 c(s)的燃烧热为 _。（2） cu2o 和 cuo 常用作催化剂。质子交换膜燃料电池 (pemfc)的燃料气中除含有h2外还含有少量的2coco和 co ，其中是 pe

2、mfc催化剂的严重毒化剂，可用cuo/ceo2作催化剂优先氧化脱除co。 160、用cuo/ceo2 作催化剂时，氧化co的化学方程式为_；分别用hio3 和h3po4 对 cuo/ceo2 进行处理，在一定条件下，利用不同催化剂进行co氧化的对比实验，得如图曲线，其中催化剂 _ (填 “b或”“c”)催化性能最好；120使用催化剂b 进行氧化，若燃料气中co 的体积分数为 0.71%，气体流速为2000mlh -1，则 1h 后， co体积为 _ml。在 cu2323-o 催化作用下合成ch oh，反应如下：co(g) 2h (g) ?ch oh(g) h=-90.0kj mol1，有利于提

3、高该反应 co的平衡转化率的条件是_(填标号 )。a 高温低压b 低温高压c 高温高压d 低温低压t时，将 co和 h2 按一定比例混合后投入容积为2l 的恒容密闭容器中，co 的起始浓度为-1，平衡时，测得体系中， n(h2)=1.4mol31.0mol l， n(ch oh)=1.7mol ，反应达到平衡时 co的转化率为 _，若反应达到平衡状态后，保持其他条件不变，再充入0.2molco 和0.2molch3oh，平衡向 _(填 “正”或 “逆 ”)反应方向移动，理由是 _。（3） cus呈黑色，是最难溶的物质之一，由于它的难溶性使得一些看似不可能的反应可以-1-1发生。向 0.01mo

4、l l cuso4 溶液中，持续通入h2s 维持饱和 (h2s 饱和浓度为 0.1mol l)，发生反应： h2s(aq) cu2 (aq)cus(s) 2h(aq)，该反应的化学平衡常数k 为 _(保留 2 位有效数字 )。已知： ka12-7， ka22s)=1.3-13， ksp-36。(hs)=1.1 10 (h 10(cus)=6.310【答案】 393.5kj mol 12co o22co2b2.84 b85%正平衡常数c(ch 3oh )oh， qc=c2c(ch 3oh )k= c2 (h 2 )c(co ) 11.6 ，再充入 0.2molco 和 0.2molch3( h

5、2 ) c(co)=0.952.3101527.76k , 因此平衡向正向移动0.70.25【解析】【分析】【详解】（ 1） i.2cu2o(s) o2(g)=4cuo(s) h=-292.0kj mol-1ii.c(s)2cuo(s)=cu2o(s) co(g) h= 35.5kj mol -1根据盖斯定律，i+2ii 得： 2c(s) o2(g)=2co(g) h=-221.0kj mol-1，设为，因为2co(g)22-1，设为，（ +） 122+o (g)=2co (g)h=-2 283.0kjmol得： c(s)+o (g)=co (g) h=-2393.5kj mol 1 ， c(

6、s)的燃烧热为 393.5kj mol 1。故答案为： 393.5kj mol 1；（2） 160、用 cuo/ceo2 作催化剂时，氧化co 的化学方程式为2coo2co ；如图曲线，其中催化剂 b催化性能最好； 120使用催化剂b 进行氧22化，若燃料气中co的体积分数为0.71%，气体流速为 2000mlh-1，使用催化剂b 进行氧化时，则1h 后， co 体积为 2000mlh -1 1h 0.71% 20%=2.84ml。故答案为： 2co o22；2co ； b； 2.84 co(g) 2h2(g) ? ch3oh(g) h=-90.0kj mol-1 ，反应是体积减小的放热反应，

7、低温高压有利于提高该反应 co的平衡转化率，故选 b。t时，将 co和 h2 按一定比例混合后投入容积为2l 的恒容密闭容器中， co 的起始浓度为-1，平衡时，测得体系中，n(h1.0mol l2 )=1.4mol ， n(ch3oh)=1.7mol ，由三段式可得：co g2h 2 g ?ch 3oh g起始 mol?l 11.02.40变化 mol?l 10.851.70.85平衡 mol?l 10.150.70.85反应达到平衡时 co的转化率为 85%，平衡常数 k=c(ch 3oh )2 11.6，再充入c (h 2 )c(co)0.2molco 和 0.2molchc(ch 3o

8、h )=0.95 7.76k,因此平衡向正向移3oh， qc= c2 (h 2 ) c(co )0.720.25动；故答案为：正；平衡常数c(ch 3oh )0.2molco 和 0.2molch3oh，k= 2 11.6，再充入c (h2 ) c(co )c(ch 3oh )0.95qc= c2 (h 2 ) c(co ) =0.72 0.25 7.76 k( 400) ；由图像知，400时，hcl 平衡转化率为84%，用三段式法对数据进行处理得：4hcl(g)o 2 (g)2cl 2 (g)2h 2 o(g)起始（浓度）c0 c000变化（浓度）0. 84c00000. 21c0. 42c

9、0. 42c平衡（浓度） ( 1- 0. 84) c0(0001- 0. 21) c0. 42c0. 42ck(0.42) 2(0.42) 2则 = (10.84)4(10.21)c；根据题干信息知，进料浓度比过低，氧气大量剩余，导致分0离产物氯气和氧气的能耗较高；进料浓度比过高，hcl 不能充分反应，导致hcl 转化率较低；（2）根据盖斯定律知，（反应i+反应 ii+反应 iii） 2 得4hcl(g)o 2 (g)2cl 2 (g)2h 2 o(g)?h=（ ?h1+?h2 +?h3） 2=- 116kj mol - 1；（ 3）若想提高 hcl 的转化率，应该促使平衡正向移动，该反应为气

10、体体积减小的反应，根据勒夏特列原理，可以增大压强，使平衡正向移动；也可以及时除去产物，减小产物浓度，使平衡正向移动；（ 4）电解过程中，负极区即阴极上发生的是得电子反应，元素化合价降低，属于还原反应，则图中左侧为负极反应，根据图示信息知电极反应为：fe3+ fe2+e和 4fe2+o2+4h3+2h24feo；电路中转移 1 mol 电子，根据电子得失守恒可知需消耗氧气的物质的量是1mol4 0 25mol，在标准状况下的体积为0 25mol22.4l mol56l ./.。3 水蒸汽催化重整生物油是未来工业化制氢的可行方案。以乙酸为模型物进行研究，发生的主要反应如下： .ch3cooh（ g

11、） +2h2o（g）? 2co2（g） +4h2（ g） h1 .ch3cooh（ g） ? 2co（ g） +2h2（ g） h2.co2（ g） +h2（ g） ? co（ g） +h2 o（ g）h3回答下列问题：（ 1）用 h1、 h2 表示， h3=_。（ 2）重整反应的含碳产物产率、 h2 产率随温度、水与乙酸投料比（s/c）的变化关系如图（ a）、（ b）所示。由图（ a）可知，制备h2 最佳的温度约为_。由图（ b）可知， h2 产率随 s/c 增大而 _（填“增大”或“减小”）。（3）向恒容密闭容器中充入等物质的量的 ch3 cooh和 h2o 混合气体，若仅发生反应至平衡状

12、态，测得 h2 的体积分数为 50%，则 ch3cooh的平衡转化率为 _。（ 4）反应体系常生成积碳。当温度一定时，随着 s/c 增加，积碳量逐渐减小，其原因用化学方程式表示为 _。【答案】 vh 2 -vh 1800增大40%c(s)+h2o( g)co(g)+h2(g)2【解析】【分析】【详解】(1)根据题干信息分析，反应=1(反应 -反应 )，由盖斯定律可得h 3h 2 - h1 ，22故答案为：h 2 - h 1 ；2(2)由图 (a)可知，制备h2 在 800时，达到最高转化率，则制备氢气最佳的温度约为800 , 故答案为： 800；由图 (b)可知， s/c 增大时，反应i 平衡

13、向正反应方向移动，反应iii 平衡向逆反应方向移动，使体系中的h2 的量增大，故答案为：增大；(3) 设 ch323cooh和 h o 的物质的量均为 1mol ，平衡时，反应了ch cooh x mol，列三段式有：ch 3 cooh g+2h2o g ?2co2 g+ 4h2 g起始 mol1100转化 molx2x2x4x平衡 mol1-x1-2x2x4x测得 h2 的体积分数为50%，则4x1 ，计算得 x=0.4mol ，醋酸的转1 x 12x2x 4x 2化率为： 0.4mol100%=40%，即 ch3cooh平衡转化率为 40%，故答案为： 40%；1mol(4) 当温度一定时

14、，随着s/c 增加，积碳量逐渐减小，是由于积碳与水蒸气反应生成了co和 h2，反应的化学方程式为 c(s)+h2o( g)co(g)+h2(g)，故答案为：c(s)+h o( g)co(g)+h (g)；224 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)已知甲醇分解反应：ch3oh(g)?co(g) 2h2(g) h1 90.64 kj mol1 ；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

15、甲醇与水蒸气重整制氢反应机理时，得到甲醇在pd(iii)表面发生解离时四个路径与相对能量的关系如图所示，其中附在pd(iii)表面的物种用 * 标注。此历程中活化能最小的反应方程式为_ 。(3)在 0.1mpa 下，将总进料量为密闭容器中反应。1 mol且n(ch3oh)： n(h2o) 1： 1.3的混合气体充入一刚性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

16、5.00 mpa ch oh使其分解， t h 后达平衡时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 c

17、h3oh(g) h2o(g) ? co2(g) 3h2(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* ）；

18、（ 3）因为温度升高，反应速率应加快，而图中速率减小，显然不是温度的影响，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、

19、d 曲线分别对应h 、 co 、 h o（ g）、 co，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：

20、3.75 ；168.75（ mpa） 2。t【点睛】本题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。5 碳元素形成的有机化合物在动植物体内及人类生存环境中有着相当广泛的存在，起着非常重要的作用。请结合下列有关含碳化合物的研究，完成下列填空。（ 1）为了高效利用能源并且减少co2 的排放，可用下列方法把 co2 转化成甲醇燃料：co2(g)+3h2(g)=ch3oh(g)+h2o(g) h=akj?mol-12h2(g)+o2(g)=2h2o(g) h=bk

21、j?mol-1ch3oh(g)=ch3oh(l) h=ckj?mol-1h2o(g)=h2o(l) h=dkj?mol-1则表示 ch3oh(l)燃烧热的热化学方程式为_。（2）用甲醇燃料电池电解处理酸性含铬废水(主要含有cr2o72- )，用如图装置模拟该过程：请完成电解池中cr2o72- 转化为 cr3+的离子方程式 _。当甲池中消耗甲醇1.6g 时，乙池中两电极的质量差为_g。（3）葡萄糖和果糖为同分异构体，在一定条件下，c6h12o6（葡萄糖）c6h12o6（果糖）h 0。该反应的速率方程式可表示为v(正 )(正 )(葡)( 逆) (逆) (果 )(正 )(逆 )=k c、 v=k c

22、， k和 k在一定温度下为常数，分别称作正、逆反应速率常数。t1温度下， k(正)-1，k(逆 )-1 。=0.06s=0.002st11温度下，该反应的平衡常数k =_。该反应的活化能ea(正 )_ea(逆 )(填 “大于 ”、 “小于 ”或 “等于 ”）。该t2 温度下，从开始反应到平衡的过程中，葡糖糖的质量分数变化如图所示。可以确定温度 t2_t1（填 “大于 ”、 “小于 ”或 “等于 ”）。（4） h2a 为二元弱酸。室温下配制一系列c(h2a)+c(ha- )+c(a2- )=0.100mol?l-1 的 h2a 与naoh 的混合溶液。测得h2a、 ha- 、 a2- 的物质的量

23、分数c(x)%c(x- )（ c(x)%= c(h 2a)+c(ha - )+c(a 2- ) 100%）随 ph 变化如图所示。当 c(na+)=0.100mol?l -1 时，溶液中离子浓度的大小顺序为_。室温下，若将 0.100mol?l -1 的 h2a 与 amol?l-1 的 naoh 溶液等体积混合，使溶液的ph=7。则 h2a 的 ka2=_mol?l-1 （用 a 表示）。3o2(g)=co2(g)+2h2o(l) h=3b+4d-a-c（或 -a+1.5b-c+2d) cr2o72-【答案】 ch3oh(l)+22+6fe2+14h+=2cr3+6fe3+7h2o 8.43

24、0小于大于c(na+) c(ha-)c(h+)c(a2-) c(oh-)(a-0.1) 10-70.2-a【解析】【分析】（1）利用盖斯定律推算出ch3oh(l)燃烧热的热化学方程式；（2）甲池为甲醇燃料电池，其中m 为负极， n 为正极；乙池为电解池，乙池中左边铁为阳极，右边的铁为阴极，阳极产生的fe2+还原 cr272-，将 cr272- 转化为 cr3+；利用串联电oo路中转移的电子数相等，计算当甲池中消耗甲醇1.6g 时，乙池中两电极的质量差；（3） 根据速率方程式，当达到平衡时，v( 正)(逆 )(正 ) (葡 )(逆 ) (果)= v， kc= k c ，该反应的平衡常数c(果糖

25、)k ( 正)，然后根据 k(正 )和 k(逆 )在一定温度下的数值，带入计算；k=c(葡萄糖 )k ( 逆) 根据该反应为放热反应，故正反应的活化能小于逆反应的活化能； 根据图像信息，计算 t2 温度下的平衡常数，然后与 t1 温度下的平衡常数相比，对应放热反应而言，温度越高平衡常数越小；（4） 当 c(na+)=0.100mol?l -1 时， h2a 与 naoh 恰好反应生成 naha，结合图中的信息，溶液中离子浓度的大小； 由电荷守恒可知，c(h+)+c(na+)=c(oh-)+c(ha-)+2c(a2-)，由物料守恒可知c(h2 a)+c(ha- )+c(a2- )=0.050mo

26、l?l -1 ，结合图像信息，计算出c(ha- )、 c(a2-)、 c(h+)，然后计算h2a 的2ka2= c(h ) c(a) 。【详解】（1）利用盖斯定律：1.5 - -+2 ，得 ch3oh(l)燃烧热的热化学方程式：33222 h=（ -a+1.5b-c+2d) kj?mol-1 ；ch oh(l)+2o (g)=co (g)+2h o(l)（2） 乙池中左边铁为阳极，其电极反应式为fe-2e-= fe2+， fe2+还原 cr2o72-，将 cr2o72-转化为 cr3+，其反应方程式为cr2o72-+6fe2+14h+=2cr3+6fe3+7h2o；1.6g 1.6gch 3o

27、h 的物质的量为32g mol1 =0.05mol ， m 为负极，其电极反应式为ch3oh-6e-+h2o= 6h+ + co2， n(e-)=6n(ch3oh)=6 0.05mol=0.3mol，串联电路中转移的电子数相等，乙池中左边铁为阳极，其电极反应式为fe-2e-= fe2+，故消耗 fe 的物质的量为 0.15mol ，乙池中左边铁消耗的质量为0.15mol 56g/mol=8.4g，右边的铁为阴极，电极反应式为2 h+2e-=h2，即右边的铁电极的质量不变，所以当甲池中消耗甲醇1.6g 时，乙池中两电极的质量差为 8.4g；（3） 根据速率方程式，当达到平衡时，v( 正)(逆 )

28、(正 )(葡 )(逆 ) (果)= v， kc= k c ，该反应的平衡常数k=c(果糖 )k (正 )， t正-1 ， k 逆-1 ，故 tc(葡萄糖 )=1 温度下， k()=0.06s()=0.002s1 温度下，k (逆 )k= 0.06s 1=30；0.002s 1 室温下，若将 0.100mol?l -1的 h2a 与 amol?l -1的 naoh 溶液等体积混合，使溶液的ph=7，c(h+)=10-7 mol?l-1 ，由电荷守恒可知，c(h+)+c(na+)=c(oh-)+c(ha-)+2c(a2-)，因为溶液呈中性， c(h+)=c(oh-)， c(na+)= c(ha-)

29、+2c(a2-)=0.5a mol?l-1 ，由物料守恒可知c(h2a)+c(ha- )+c(a2- )=0.050mol?l-1 ，结合图像信息，当溶液呈中性时，c(h2a)比较小，忽略不计， c(a2- )=(0.5a-0.050) mol?l-1 ， c(ha- )=(0.1-0.5a) mol?l-1 ，室温下，ka2= c(h ) c(a 2 ) =1.010 7(0.5a 0.050)= (a-0.1) 10-7。c(ha )0.10.5a0.2-a6 煤炭燃烧时产生大量so2、 no 对环境影响极大。(1)使用清洁能源可有效减少so2 等的排放。煤的液化是现代能源工业中重点推广的

30、能源综合利用方案，最常见的液化方法为用煤生产 ch3oh。已知制备甲醇的有关化学反应及平衡常数如下：垐 ?h1 a kj/moli： co2(g) 3h2(g) 噲 ? ch3oh(g) h2o(g)垐 ?co(g) h2o(g)h2 b kj/molii： co2 (g)h2(g) 噲 ?iii： co(g) 2h2(g)h3 _。垐 ?33噲 ? ch oh(g)h(2)在密闭容器中进行反应 i，改变温度时，该反应中的所有物质都为气态，起始温度、体积相同 (t1 、 2 l 密闭容器 )。反应过程中部分数据见下表：反应时间2232co /molh /molch oh/molh o/mol0

31、 min260010 min4.5反应恒温恒容120 min30 min1反应绝0 min0022热恒容达到平衡后，反应、对比：平衡常数k( )_k( )(填“ ”“ ”“ ”或“” )。若 30 min 时只向容器中再充入1 mol h2(g)和 1 mol h2o(g)，则平衡 _移动 (填“正向”“逆向”或“不” )。(3)研究人员发现，将煤炭在 o2/co2 的气氛下燃烧，能够降低燃煤时no 的排放，主要反应为： 2no(g)2co(g)=n220.1 mol(g)2co (g)。在一定温度下，于 2 l 的恒容密闭容器中充入no 和 0.3 mol co 发生该反应，如图为容器内的压

32、强(p)与起始压强 (p 0)的比值 (p/p0)随时间的变化曲线。 0 5 min 内，该反应的平均反应速率v(no) _；平衡时 n2 的产率为 _。若 13 min 时，向该容器中再充入0.06 mol co2， 15 min 时再次达到平衡，此时容器内p / p0 的比值应在图中 a 点的 _(填“上方”或“下方” )。 3【答案】 (a+b)kj/mol正向610mol/(l min80%上方【解析】【分析】【详解】( 1) 已知： i： co2g3h2g垐 ?321a kj molch oh gh o gh( ) ( ) 噲 ?( ) ( )/垐 ?ii： co2 ( g) h2

33、( g)噲 ?co( g) h2o( g)h2 b kj/ mol垐 ?iii： co( g) 2h2( g)噲 ?ch3oh( g)h3垐 ?根据盖斯定律可知i ii 即得到 co( g) 2h2( g) 噲 ?ch3oh( g)h3 ( a+b) kj/ mol 。( 2) 正反应放热，反应i 是恒温恒容容器，反应绝热恒容，图表中反应若恒温恒容达到相同平衡状态，为逆向恒容绝热，温度降低，平衡正向进行，平衡常数增大，所以达到平衡后，反应、对比：平衡常数k( ) k( ) ，平衡时 co2的浓度 c( ) c( ) 。对反应，根据表中数据可知平衡时氢气的物质的量是3mol ，在其他条件不变下，

34、若30 min 时只改变温度为t ，再次平衡时h的物质的量为2. 5 mol ，说明平衡正向进行22温度降低，则t1 t2。根据表中数据可知反应中平衡时二氧化碳、氢气、甲醇、水蒸气浓度分别是（mol/ l）0. 5、 1. 5、 0. 5、0. 5，则该温度下平衡常数为k0.50.50.5。若 30min 时只向容0.51.531.53器中再充入 1molh2( g) 和 1molh2o( g) ，浓度熵为 q10.5 k ，则平衡正向移0.523动。(3) 根据图像可知5min0 4mol0 9250 37mol，物质的量减时混合气体的物质的量是. .少 0. 03mol ，根据方程式2no( g) 2co( g)= n22( g) 2co ( g) 可知消耗 no 是 0. 06mol ，浓度是 0.03mol / l，所以0 5min 内，该反应的平均反应速率v( no) 0. 03mol / l 5min 3 mol/(lmin)；同理可计算平衡时气体的物质的量是0.4mol090.36mol，减610. 少 0. 04mol ，所