2020届高考化学提分攻略 题型17化学反应原理综合(含解析)

1、2020届高考化学提分攻略题型17化学反应原理综合一、解题策略二、题型分类【典例1】【2019课标全国，28】水煤气变换co(g)h2o(g)=co2(g)h2(g)是重要的化工过程，主要用于合成氨、制氢以及合成气加工等工业领域中。回答下列问题：（1）shibata曾做过下列实验：使纯h2缓慢地通过处于721下的过量氧化钴coo(s)，氧化钴部分被还原为金属钴co(s)，平衡后气体中h2的物质的量分数为0.0250。在同一温度下用co还原coo(s)，平衡后气体中co的物质的量分数为0.0192。根据上述实验结果判断，还原coo(s)为co(s)的倾向是co_h2(填“大于”或“小于”)。（2

2、）721时，在密闭容器中将等物质的量的co(g)和h2o(g)混合，采用适当的催化剂进行反应，则平衡时体系中h2的物质的量分数为_(填标号)。a0.25b0.25c0.250.50d0.50e0.50（3）我国学者结合实验与计算机模拟结果，研究了在金催化剂表面上水煤气变换的反应历程，如图所示，其中吸附在金催化剂表面上的物种用*标注。可知水煤气变换的h_0(填“大于”“等于”或“小于”)。该历程中最大能垒(活化能)e正_ev，写出该步骤的化学方程式_。（4）shoichi研究了467、489时水煤气变换中co和h2分压随时间变化关系(如图所示)，催化剂为氧化铁，实验初始时体系中的ph2o和pco

3、相等、pco2和ph2相等。计算曲线a的反应在3090min内的平均速率v(a)_kpamin1。467时ph2和pco随时间变化关系的曲线分别是_、_。489时ph2和pco随时间变化关系的曲线分别是_、_。【答案】（1）大于（2）c（3）小于2.02cooh*h*h2o*=cooh*2h*oh*(或h2o*=h*oh*)（4）0.0047bcad【解析】1）由题给信息可知，h2(g)coo(s)co(s)h2o(g)()k10.025039，（c（h2o）10.0250c（h2）由题给信息可知，co(g)coo(s)c（co2）10.0192的温度相同，利用盖斯定律，由()()得co(g)

4、h2o(g)kco2(g)h2(g)k21.31。c（co）co(s)co2(g)()k20.019251.08。相同温度下，平衡常数越大，反应倾向越大，故co还原氧化钴的倾向大于h2。（2）第（1）问和第（2）问51.08k139设起始时co(g)、h2o(g)的物质的量都为1mol，容器体积为1l，在721下，反应达平衡时h2的物质的量为xmol。co（g）h2o（g）h2（g）co2（g）起始转化1molxmol1molxmol0xmol0xmol平衡（1x）mol（1x）molxmolxmolk1.31，若k取1，则x0.5，(h2)0.25；该反应前后气体物质的量不变，当等物质的量反

5、起始物质为cooh*h*h2o*，产物为cooh*2h*oh*。（4）由题图可知，3090min内v(a)x2（1x）2应物全部反应，氢气所占物质的量分数为50%，但反应为可逆反应，不能进行彻底，氢气的物质的量分数一定小于50%，故选c。（3）观察起始态物质的相对能量与终态物质的相对能量知，终态物质相对能量低于始态物质相对能量，说明该反应是放热反应，h小于0。过渡态物质相对能量与起始态物质相对能量相差越大，活化能越大，由题图知，最大活化能e正1.86ev(0.16ev)2.02ev，该步（4.083.80）kpah90min30min0.0047kpamin1。水煤气变换中co是反应物，2是产

6、物，又该反应是放热反应，升高温度，平衡向左移动，重新达到平衡时，h2的压强减小，co的压强增大。故a曲线代表489时，ph2随时间变化关系的曲线，d曲线代表489时pco随时间变化关系的曲线，b曲线代表467时ph2随时间变化关系的曲线，c曲线代表467时pco随时间变化关系的曲线。【典例2】2019课标全国，27】)环戊二烯(生产。回答下列问题：)是重要的有机化工原料，广泛用于农药、橡胶、塑料等（1）已知：(g)=h1100.3kjmol1h2(g)i2(g)=2hi(g)h211.0kjmol1(g)h2(g)对于反应：(g)i2(g)=h3_kjmol1。(g)2hi(g)（2）某温度下

7、，等物质的量的碘和环戊烯()在刚性容器内发生反应，起始总压为105pa，平衡时总压增加了20%，环戊烯的转化率为_，该反应的平衡常数kp_pa。达到平衡后，欲增加环戊烯的平衡转化率，可采取的措施有_(填标号)。a通入惰性气体c增加环戊烯浓度b提高温度d增加碘浓度（3）环戊二烯容易发生聚合生成二聚体，该反应为可逆反应。不同温度下，溶液中环戊二烯浓度与反应时间的关系如图所示，下列说法正确的是_(填标号)。at1t2ba点的反应速率小于c点的反应速率ca点的正反应速率大于b点的逆反应速率1db点时二聚体的浓度为0.45moll（4）环戊二烯可用于制备二茂铁fe(c5h5)2，结构简式为，后者广泛应用

8、于航天、化工等领域中。二茂铁的电化学制备原理如图所示，其中电解液为溶解有溴化钠(电解质)和环戊二烯的dmf溶液(dmf为惰性有机溶剂)。该电解池的阳极为_，总反应为_。电解制备需要在无水条件下进行，原因为_。【答案】（1）89.3（2）40%3.56104bd（3）cd（4）fe电极fe2=h2(或fe【解析】1）根据盖斯定律，由反应反应得反应，则h3h1h2(100.311.0)kjmol152c5h6=fe(ch5)2h2)水会阻碍中间物na的生成；水会电解生成oh，进一步与fe2反应生成fe(oh)2（89.3kjmol1。（2）设容器中起始加入i2(g)和环戊烯的物质的量均为a，平衡时

9、转化的环戊烯的物质的量为x，列出三段式：（g）i2（g）=（g）2hi（g）起始：转化：平衡：axaxaxax0xx02x2x根据平衡时总压强增加了20%，且恒温恒容时，压强之比等于气体物质的量之比，得aa10.4a（ax）（ax）x2x1.2，解得x0.4a，则环戊烯的转化率为a100%40%，平衡时p总p（总）2(g)、hi(g)的分压分别为总总总总，则kp27p总，根据p总1.2105p总p总(g)、i2(g)、pppp63844pa，可得kp1.2105pa3.56104pa。通入惰性气体，对反应的平衡无影响，a项不符合题意；27的二聚体浓度为环戊二烯浓度变化量的2，可知二聚体的浓度为

10、0.45moll1，d项正确。4）结合图8b反应为吸热反应，提高温度，平衡正向移动，可提高环戊烯的平衡转化率，项符合题意；增加环戊烯浓度，能提高i2(g)的平衡转化率，但环戊烯的平衡转化率降低，c项不符合题意；增加i2(g)的浓度，能提高环戊烯的平衡转化率，d项符合题意。（3）由相同时间内，环戊二烯浓度减小量越大，反应速率越快可知，t1”、“”或“”)。（4）从化学反应的角度分析工业合成氨气采取30mpa50mpa高压的原因是_。（5）500时，向容积为2l的密闭容器中通入1moln2和3molh2，模拟合成氨的反应，容器内的压强随时间的变化如下表所示：时间/min压强/mpa02010172

11、0153013.2401111达到平衡时n2的转化率为_。用压强表示该反应的平衡常数kp_(kp等于平衡时生成物分压幂的乘积与反应物分压幂的乘积的比值，某物质的分压等于总压该物质的物质的量分数)。随着反应的进行合成氨的正反应速率与nh3的体积分数的关系如下图所示，若升高温度再次达到平衡时，可能的点为_(从点“a、b、c、d”中选择)（2）当正、逆反应速率相等时，反应到平衡，即v正v逆k正c(n2)c3(h2)k逆c2(nh3)，则反应2n22【答案】（1）b2a2c（2）k正（3）k逆（4）加快反应速率，同时使平衡正向移动，提高原料气的利用率和产品的产率（5）90%48mpa2a【解析】2（1

12、）根据盖斯定律分析，n2(g)o2(g)=2no(g)h1akj/mol；4nh3(g)3o2(g)=2n(g)6h2o(g)h2bkj/mol；2no(g)o2(g)=2no(g)h3ckj/mol；将方程式进行22计算，得热化学方程式为4nh3(g)7o2(g)=4no(g)6h2o(g)h(b2a2c)kj/mol；13h2nh3的平衡常数kc2（nh3）/c（n2）c3（h2）k正k逆；（3）已知合成氨的反应升高温度平衡常数会减小，则说明升温平衡逆向移动，正反应为放热反应，则该反应的正反应活化能e1和逆反应活化能e2的相对大小关系为：e1e2；（4）工业合成氨的反应为气体分子数减小的反

13、应，所以增大压强可以加快反应速率，同时使平衡正向移动，提高原料气的利用率和产品的产率；（5）假设到平衡时氮气转化浓度为xmol/l，则有起始浓度/mol/l改变浓度/mol/ln20.5x3h21.53x2nh3，02x平衡浓度/mol/l0.5x1.53x2x（1.111mpa）2用压强表示该反应的平衡常数kp0.0548mpa2；11mpa（11mpa）30.5x1.53x2x110.51.5根据压强比等于物质的量比分析，有关系式：20解x0.45；达到平衡时n2的转化率为0.45/0.5100%90%；0.90.151.11.1合成氨的反应为放热反应，若升温，则反应速率增大，平衡逆向移动

14、，氨气的体积分数减小，可能的点为a。3“低碳经济”备受关注，co2的排集、利用与封存成为科学家研究的重要课题。（1）绿色植物通过图1所示过程储存能量，用化学方程式表示其光合作用的过程：_。（2）tio2是一种性能优良的半导体光催化剂，能有效地将有机污染物转化为co2等小分子物质。图2为在tio2的催化下，o3降解ch3cho的过程，则该反应的化学方程式为_。（3）将一定量的co2(g)和ch4(g)通入一恒容密闭容器中发生反应co2(g)ch4(g)已知：ch4(g)2o2(g)=co2(g)2h2o(g)h1802kjmol1co(g)1/2o2(g)=co2(g)h2283kjmol12c

15、o(g)h2o(g)=co(g)h2(g)h341kjmol1则反应co2(g)ch4(g)2co(g)2h2(g)的h_。2co(g)2h2(g)。为了探究反应co2(g)ch4(g)2co(g)2h2(g)的反应速率与浓度的关系起始时向恒容密闭容器中通入co2与ch4，使其物质的量浓度均为1.0moll1，平衡时，根据相关数据绘制出两条反应速率与浓度关系曲线(如图3)：v正c(ch4)和v逆c(co)，则与v正c(ch4)相对应的是图中曲线_(填“甲”或“乙”)；该反应达到平衡后，某一时刻降低温度反应重新达到平衡，则此时曲线甲对应的平衡点可能为_(填“d”“e”或“f”)。（4）用稀氨水喷

16、雾捕集co2最终可得产品nh4hco3。在捕集时，气相中有中间体nh2coonh4(氨基甲酸铵)生成。现将一定量纯净的氨基甲酸铵置于恒容密闭容器中，分别在不同温度下进行反应：nh2coonh4(s)有关数据见下表(t1t2”“催化剂活性降低(或反应物浓度降低等)（3）还原c4h1013o226e=4co25h2o2【解析】（1）c4h10(g)6.5o2(g)=4co(g)5h2o(l)hq1kjmol1c2h6(g)3.5o2(g)=2co(g)3h2o(l)hq2kjmol1ch2=ch2(g)3o2(g)=2co(g)2h2o(l)hq3kjmol1得：充c电4h10(g)c2h6(g)电ch2=ch2(g)h2(q2q3q1)kjmol1；浓硫酸180催化剂放电催化剂放充电（2）设该温度下，正丁烷的平衡转化率，平衡时，5(1)558.8，0.76；前2amin内压强从5mpa增大到8.4mpa，即前2amin内正丁烷的p3.4mpa，根据v(正丁烷)p/t(8.4mpa5mpa)/2amin1.7/ampamin1；反应充c电4h10(g)ch4(g)放ch3ch=ch2(g)，平衡时，若平衡时甲烷、乙烯