2020高考化学课标二轮(天津专用)热点专攻16化学反应原理综合题Word版含解析

1、热点专攻16化学反应原理综合题1.（2019天津理综）多晶硅是制作光伏电池的关键材料。以下！起粗硅制备多晶硅的简易过程。rH SiCU |祖祥I 鼻HC! 300 X多脐靠HCl回答下列问题：I .硅粉与HCl在300 C时反应生成1 mol SiHCl 3气体和H2,放出225 kJ热量,该反应的热化学方程式为。SiHCl3的电子式为n.将SiCl4氢化为SiHCl3有三种方法，对应的反应依次为：SiCng4Hzg） 3（g）+HCl（g）AH1>03SiCl4（g）+2H2（g）+Si（s）u'4SiHCl 3（g）AH2<02SiCl4（g）+H2（g）+Si（s）+

2、HCl（g） =3SiHCl 3（g）AH3（1）氢化过程中所需的高纯度H2可用惰性电极电解 KOH溶液制备，写出产生H2的电极名称（填 阳极"或 阴极”），该电极反延方程式为 bR0-40-802(004117.JL7.0 16.5 16.0 - 15,5 -15.坐O' 100 440 480 520 560 温度/C 图2（2）已知体系自由能变AG=AH-TAS,AG<0时反应自发进行。三个氢化反应的AG与温度的关系如图1所示，可知:反应能自发进行的最低温度是 ；相同温度下，反应比反应的AG小,主要原因是。（3）不同温度下反应中SiCl4转化率如图2所示。下列叙述

3、正确的是 （填序号）。A.B 点:v（正）>v（逆）B.v（正）A点E点C.反应适宜温度：480520 C（4）反应的 AH3=（用AH1、AH2表示）。温度升高，反应的平衡常数K（填增大“减小“或不变”）。由粗硅制备多晶硅过程中循环使用的物质除SiCl4、SiHCl 3和Si外，还有（填分子式）3QQ £答案:| I .Si(s)+3HCl(g)SiHCl 3(g)+H 2(g) 刖=-225 kJ mol-1 Cl " Cln .(1)阴极 2H2O+2e-= H2 T+2OH-(2)1 000 CAH2<AHi导致反应的 MG小(3)AC(4)AH2-AH

4、i 减小 (5)HCl、H21,3()g. W解析：I .首先书写反应的化学方程式：Si+3HClSiHCl 3+H2,然后加上状态和始变得热化学方程W0 X1一式:Si(s)+3HCl(g) SiHCl 3(g)+H 2(g) AH=-225kJ mol-1;SiHCl 3 的电子式为 Cl H Cl。n.(1)用惰性电极电解 KOH溶液，阴极是 放氢生碱”，电极反应为2H2O+2e-H2仔20H-。(2)要使反应能自发进行，则体系自由能变二<0,由图1可知反应 能自发进行的最低温度为1000C;反应放热，AH2用1导致反应 的AG比反应小。(3)AD是反应达平衡的过程。点是平衡点；D

5、 - E是平衡移动的过程。B点未达平衡v(正)>v(逆),A项正确；E点温度高于 A点，则v(正):A点<E点,B项错误 油图2可知平衡转化率在 CI一D时较高，对应温度为480520 C ,C项正确。(4)根据盖斯定律：反应-反应可得反应 ，则AH3=AH2-AHi;由于AH3= AH2-AHi<0,则升高温度反 应平衡常数K将减小。(5)由粗硅制备多晶硅的流程图可知首先生成氢气，后面消耗氢气，氢气可循环使用；开始消耗HCl,SiCl 4氢化变为SiHCl 3同时又生成HCl,HCl可以循环使用，因此HCl和H2都可循环使用。2.乙烯工业是石油化工的核心，能合成很多的有机物

6、，请回答下列问题：(1)在实验室中，常以乙醇为原料，在加热和浓硫酸催化下脱水生成乙烯。已知： CH3CH20H(l)CH3CH20H(g)AH=+41.50 kJ mol-1,H2O(g)H2O(l)AH=-44 kJ mol-1,在101 kPa和25 c下，把1 mol气态的AB分子分离成气态的 A和B原子要吸收的能量(kJ mol-1), 叫做键能，相关化学键的键能如下：化学键C - h|c一cO-HCCC-O键能 E/(kJ mol-1)415一332462.8611433则实验室制备乙烯的热化学方程式为 。(2)利用CO2人工合成乙烯已成为研究的热点，反应原理为2CO2(g)+6H

7、2(g> 'C2H 4(g)+4H2O(g) AH。在两个容积均为1 L的密闭容器中以投料比?翳分别为2 ： 1和3 ： 1进行上述反应，CO2的平衡转 化率随温度关系如图1所示：覆(摩0L1OI_-3q3 451513573633 693 乃37第 图1该反应的AH(填 >" <"'或=”)0。曲线X对应的投料比为 ，判断理由是。已知R点的投料比与P相同，则R、P两点对应的正反应速率：v(R)(填 >" <"或=")v(P)。P点时,反应的化学平衡常数K为(已知:0.56M.6 Io-2)。在一定

8、温度下，在1 L恒容密闭容器中充入一定量C2H 4(g)和H2O(g),发生如下反应：C2H 4(g)+H2O(g)''CH3CH20H(g)AH,测得C2H4(g)的转化率(a)与时间(t)的关系如图2所示。图2其中Ti、T2表示温度，速率方程：vk正c(C2H4)c(H2O),v逆=k逆c(CH3CH2OH)( k是速率常数，只与温 度有关)。N点:丁(填 >" <"或=)?等筹?，升高温度，k正增大的倍数(填>" <e或=")k逆增%?(C2H4)?(H2?大的倍数。?温度为时，测定平衡体系中c(H2O)=0

9、.25 mol L-1,则%=L mol-1(结果保留2位小数)。答案：|(1)CH3CH20H(l)C2H4(g)+H2O(l) AH=+103.7 kJ mol-1(2)< 3： 1当CO2的量相同时，H2的量越大CO2的转化率越高(合理即可)62.5 > < 16.00命题分析|本题考查盖斯定律与热化学方程式的书写、化学平衡移动原理与图像分析、化学平衡相关计算，注意化学平衡移动原理与图像联合分析，找出相关点、线的数据和变化原因。解析:|(1)CH3CH20H(l)CH3CH20H(g) AH1=+41.50kJ mol-1 H2O(g)H2O(l)AH2=-44kJ m

10、ol-1 CH3CH20H(g)C2H4(g)+H2O(g)AH 3反应的 AH=E(反应物)-E(生成物)=5E(C H)+E(C C)+E(CO)+E(OH)-4 E(C H)+E(C C)+2E(O H)=5 415+332+433+462.8kJ mol-1-4 415+611+2 M62.8kJ mol-1=+106.2kJ mol-1，根据 盖斯定律： + +,CH3CH20H(l)C2H4(g)+H2O(l)AH=+41.50kJ mol-1-44kJ mol-1+106.2kJ mol-1=+103.7kJ mol-1，故实验室制备乙烯的热化学方程式为CH3CH20H(l)C2

11、H4(g)+H 20(l)川=+103.7kJ mol-1。(2)温度升高C02的平衡转化率降低，说明升温平衡逆向移动，逆反应为吸热反应，正反应为放热反应，止<0。两个相同容器的恒容密闭容器中，当C02的物质的量相同时，H2的物质的量越大，C02的转化率越高曲线X对应的投料比为3：1。从R点到P点在图中的相对位置可知，R点还没有达到平衡状态，反应正向进行，所以R、P两点对 应的正反应速率为 v( R)>v(P)。曲线丫对应的投料比3H2)= |o设起始时投入的C02的物质的量为1mol。P点时,CO2的转化率?0。2)1为 0.50o起始/mol2C02(g)+6H 2(g)12C

12、2H4(g)+4H20(g)00转化/mol0,51,50,251平衡/mol0,50,50,251?(C2 H4)?(H2?” kK= ?(C02)?(H2) =62.5。(3)反应达到平衡时,v正=v逆，可得平衡常数K=,N点正反应速率大于逆反应速率，则K<$，根据先?、？逆逆拐先平数值大”可知,T2>T1,且平衡时T2温度下，C2H4的转化率小于T1的转化率，故正反应为放热反应 升温平衡逆向移动，说明k逆增大倍数大于k正增大倍数。温度为时,C2H4(g)的平衡转化率为80%,设C2H4的起始浓度为cmol L-1,平衡时?%0,80?c(C2H4)=0.2cmol L-1 ,

13、c(CH3CH20H)=0.80 cmol L-1,已知 c(H20)=0.25mol L-1,则=”J mol?U,2? X.251=16,00L mol-1。3,(2019全国n )环戊二烯列问题：)是重要的有机化工原料，广泛用于农药、橡胶、塑料等生产。回答下已知：H2(g)+l2(g)=2HI(g)(g)+I 2(g)+H2(g)AH1=100,3 kJ mol-1AH2=-11,0 kJ mol-1对于反应：+2HI(g)刖3=kJ mol-1。(2)某温度下，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105 Pa,平衡时总压增加了 20%,环戊烯的转化率为,该反应的平衡常

14、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7TA.通入惰性气体B.提高温度C.增加环戊烯浓度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)。,-o旦一褪箜蜜门吧长A.Ti>T2B.A点的反应速率小于 C点的反应速率C.A点的正反应速率大于B点的逆反应速率D.B点时二聚体的浓度为 0.45 mol L-1(4)环戊二烯可用于制备二茂铁Fe(C5H5)2,结构简式为 名，后者广泛应用于航天、化工等领域中。二 茂铁的电化学制备原理如下图所示，其中电解

15、液为溶解有澳化钠(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 产制备需要在无水条件下进行，原因为答案:(1)89.3 (2)40% 3.56 M04 BD (3)CD(4)Fe电极 Fe+2也Jl-O+H21或Fe+2c5H6Fe(C5H 5)2+H2 水会阻碍中间物 Na的生成；水会电离生成 OH-,进一步与Fe2+反应生成Fe(OH) 2解析:|(1)根据盖斯定律，将反应和叠加可得反应 ，故AH3= AHi + AH2=100.3J mol-1+(-11.0kJ mol-1)=89.3kJ mol-1。(2)温度、体积一定，压强与物质的量成正比，则

16、起始状态碘和环戊烯的分压分别为5 M04Pa,设环戊烯的转化率为x,根据反应：“g)+12(g)'=；(g)+2HI(g)起始/Pa 5X104 5X10400转化 /Pa 5 X104x 5 X104x 5 X104x 1 X105x平彳tr /Pa 5X104(1-x) 5M04(1-x)5M04x1 X105x根据平衡时总压增加了20%,则 5M04(i-x)Pa+5 104(1-x)Pa+5 ¥04xPa+1 M05xPa=1.2 105Pa,解得x=0.4,即环戊烯的转化率为40%。平衡时各物质的分压为p(环戊烯)=3 X04Pa,p(l2)=3 X04Pa,p(环

17、戊，一，IA'/ dnPa)2X 2X lOpa,一烯)=2M04Pa,p(Hi)=4 104Pa,则该反应的平衡常数Kp=(4一2P-=3.56 104Pa。(3X 1(4 Pa)通入惰性气体，不会引起各物质白浓度的变化，反应速率不变，平衡不移动，环戊烯的平衡转化率不变，A 项不符合题意；由于该反应为吸热反应，故升高温度使平衡向右移动，环戊烯的平衡转化率增大，B项符 合题意；增加一种物质的量，自身的转化率减少，而另一种反应物的转化率增大，增加环戊烯浓度，环戊 烯的平衡转化率减小，增加碘浓度，环戊烯的平衡转化率增大，C项不符合题意，D项符合题意。(3)根据曲线的变化趋势可知，T2温度下

18、首先达到平衡，反应速率大，因此T2大于Ti,A项错误；A点、C 点对应的反应物的浓度、温度都不同，无法比较A、C两点的反应速率的大小 臼项错误；A点的正反应速率大于B点的正反应速率，而B点还没有达到平衡，因此B点的正反应速率大于其逆反应速率，则A点的正反应速率大于B点的逆反应速率，C项正确；根据曲线可知，环戊二烯的初始浓度为1.5mol L-1,B点环戊二烯的浓度为 0.6mol L；1,环戊二烯的浓度变化量为0.9mol L；1,因此B点二聚体的浓度为0.45mol L-1,D 项正确。(4)根据Fe的化合价升高为+2价可知，Fe发生氧化反应，故Fe作阳极；根据二茂铁的分子式可知，两个 环戊

19、二烯去掉2个H原子，再结合所给信息，可得总反应方程式为Fe+Q舀+H2Fe+2c5H6Fe(C5H5)2+H2l。有水存在的条件下，Na+不能得到电子生成 Na,而是 ±0得电子生成 H2和。H-,OH- 会与Fe2+反应生成Fe(OH)2o4.(2019全国出)近年来，随着聚酯工业的快速发展，氯气的需求量和氯化氢的产出量也随之迅速增长。因此，将氯化氢转化为氯气的技术成为科学研究的热点。回答下列问题：(1)Deacon发明的直接氧化法为：4HCl(g)+0 2(g)=2cl2(g)+2H 20(g)。下图为刚性容器中，进料浓度比c(HCl) : c(02)分别等于1 ： 1、4 ：

20、1、7 ： 1时HCl平衡转化率随温度变化的关系：A 4 U - J 100 200 300 400 500 rrc可知反应平衡常数 K(300 C)(填大于”或小于”)K(400 C)。设HCl初始浓度为C0,根据 进料浓度比c(HCl) : c(O2)=1 ： 1的数据计算 K(400 C)=(列 出计算式)。按化学计量比进料可以保持反应物高转化率，同时降低产物分离的能耗。进料浓度比c(HCl) : c(O2)过低、过高的不利影响分别是_。(2)Deacon直接氧化法可按下列催化过程进行：CuCl2(s) CuCl(s)+ 2Cl2(g) AH二83 kJ mol-1CuCl(s)+ 11

21、02(g)CuO(s)+11Cl2(g) AH2=-20 kJ mol-1CuO(s)+2HCl(g) . CuCl2(s)+H 20(g) AH3=-121 kJ mol-1则 4HCl(g)+0 2(g) '2Cl2(g)+2H 20(g)的 AH=kJ mol-1。(3)在一定温度的条件下，进一步提高HCl的转化率的方法是。(写出2 种)(4)在传统的电解氯化氢回收氯气技术的基础上，科学家最近采用碳基电极材料设计了一种新的工艺方案，主要包括电化学过程和化学过程，如下图所示：电源CWg)二4皿£ Jr-1»空但* O J 七 _HQFyHCl(£)负极区发生的反应有。电路中转移1 mol电子，需消耗氧气L(标准犬况)。容号(1)大于 (2)-1160.422 X 0.422(1-0.84)4x(1-0.21)?O2和C12分离能耗较高、HCl转化率较低(3)增大反应体系压强、及时除去产物(4)Fe3+e-Fe2+ ,4Fe2+O2+4H +=4Fe3+2H 2O 5.6画本题化学原理综合题，为热化学、电化学与化学平衡综合题，难度中等。(1)分析任意一条平衡曲线可知，在进料浓度比固定的条件下，随着温度的升高，HCl的平衡转化率降低说明正反应为放热反应，由于K只与温度有关，升高温度，平衡逆向移动，平衡常数K减小，即K(300 C )大于 K(