2020高考化学考前微专题突破练：(十)

1、温馨提示:此套题为Word版，请按住Ctrl,滑动鼠标滚轴，调节合适的观看比例，答案解析附后。关闭Word文档返回原板 块。微专题突破练(十)化学反应原理综合应用(非选择题)1.(2019 全国卷田)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 Deacon 发明的直接氧化法为：4HCl(g)+O 2(g)2cl2(g)+2HzO(g)。下图为刚性容器中，进料浓度比c(HCl) : c(O2)分别等于1 ： 1、4 ： 1、7 ： 1时HCl平衡转化率随温度变化的关系可知反应平衡常数K(300 C

2、)K(400 C)(填“大于”或“小于")。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(Q)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1CuCb(s) ICuCl(s)+ -Cl2(g) H=83 kJ - mol-1CuCl(s)+ -O2(g)CuO(s)+Cl2(g)2.2. H2=-20 kJ mol-1CuO(s)+2HCl(g) CuCl2(s)+H2O(g) H=-

3、121 kJ mol-1则 4HCl(g)+O2(g) 2cl2(g)+2H2O(g)的 H=kJ mol-1。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:负极区发生的反应有(写反应方程式) 电路中转移1 mol电子，需消耗氧气 L(标准状况)【解析】(1)根据题中示意图可以看出随着温度的升高，HCl的转化率 降低，说明升高温度平衡逆向移动，正反应为放热反应，所以温度越高 反应进行的程度越小，K值越小，即K(300 C)大于K(4

4、00 C)。相同条件下进料浓度比c(HCl) C(02)越大,HCl的转化率越低；进料浓度 比c(HCl) : c(O2)越小,HCl的转化率越高。即三条曲线中，最上面一 条是c(HCl) c(O2)=1 - 1的变化曲线。将400 C时的数据代入可得： K=(0.4.2)由示意图可以看出进料浓度比过高或过低(1-0. 84)xtl-0. 21)对反应都不利，过高会造成HCl利用率降低，过低会有大量氧气剩余， 分离氧气能耗过高。(2)利用盖斯定律解答本题。CuCl2(s)CuCl(s)+ Cl2(g)AHi=83 kJ mol-1 CuCl(s)+ -02(g)CuO(s)+ -Cl2(g)A

5、H2=-20 kJ mol -1CuO(s)+2HCl(g)CuC12(s)+H 20(g)AH3=-121 kJ mol -1 则 4HCl(g)+0 2(g)2cl2(g)+2H 20(g)可由X2+ X2+X2 得 至上所以其AH=83 X2+(-20) X2+(-121) X2=-116 (kJ mol-1)。根据平衡移动原理，为了提高HCl的转化率，使反应 4HCl(g)+0 2(g)2cl2(g)+2H 20(g)正向移动，可以采用增大反应体 系压强、及时分离出产物等措施。(4)根据示意图中H +的流动方向可以判断电源的正负极情况，左侧为 负极,右侧为正极。根据示意图中负极区物质的

6、转化可以写出相应的方程式：Fe3+e- Fe2+,4Fe2+O2+4H +l4Fe3+2H 2O。在反应中,1 mol O 2得到4 mol电子，所以转移1 mol电子时消耗氧气0.25 mol,在标准状况下的体积为 5.6 L答案：(1)大于(O. 4N产'(0.42尸(1-0, 8454X(1-O#21)c0iO2和Cl2分离能耗较高、HCl转化率较低 (2)-116(3)增加反应体系压强、及时除去产物(4)Fe3+e -Fe2+,4Fe2+O 2+4H +4Fe3+ +2H 2O5.62.氮、硫及其化合物在工农业生产生活中有着重要作用。回答下列问题：(1)有人设想利用CO还原SO

7、。已知S和CO的燃烧热分别是296.0 kJ mol-1、283.0 kJ . mol-1,请写出 CO还原 SO生成 CO和 S(s)的热 化学方程式。(2)某科研小组研究臭氧氧化-碱吸收法同时脱除SO和NO工艺，氧化 过程反应原理及反应热、活化能数据如下：反应 I :NO(g)+O3(g)NO(g)+O2(g) H=-200.9 kJ mol-1 &=3.2 kJ mol-1反应 II :SO2(g)+O3(g) 一SO(g)+O2(g) H=-241.6 kJ mol-1 Ei2=58 kJ mol-1 已知该体系中臭氧发生分解反应：2O3(g) 一 3O(g)。请回答：其他条件

8、不变，每次向容积为2 L的反应器中充入含2.0 mol NO 2.0 mol SO2的模拟烟气和4.0 mol O 3，改变温度，反应相同时间t后体系 中NOf口 SO的转化率如图所示：0100200300400温度由图可知相同温度下NO的转化率远图于SO,结合题中数据分析其可能原因下列说法正确的是。A.Q点一定为平衡状态点B.温度高于200 C后,NO和SO的转化率随温度升高显著下降、最后 几乎为零C.其他条件不变，若扩大反应器的容积可提高 NCf口 SO的转化率D.臭氧氧化过程不能有效地脱除SO,但后续步骤碱吸收可以有效脱硫假设100 C时P、Q均为平衡点，此时反应时间为5 min,发生分

9、解反应的臭氧占充入臭氧总量的10%,则体系中剩余 Q的物质的量是mol;SO2的平均反应速率为 ;反应I在此时的平衡常 数为。(3)以连二硫酸根(S2。：)为媒介，使用间接电化学法也可处理燃煤烟 气中的NO装置如图所示：气体用口 詈即典笑麟溶液q ptwirr1ydlb极NL遍收柱1I-TT I、:溶灌ab是(填“阳”或“阴”)离子交换膜。阴极区的电极反 应式为 。若NO吸收转化后的产物为 N1,通电过程中吸收4.48 L NO(标准状况下)，则阳极可以产生 mol气体。【解析】(1)已知S和CO的燃烧热分别是296.0 kJ mol-1、283.0 kJ mol -1，则 S(s)+O2(g

10、)SO2(g)AH=-296.0 kJ mol-1CO(g)+1/2O 2(g)CO2(g)AH=-283.0 kJ mol-1根据盖斯定律可知x 2-即得到CO还原SO2的热化学方程式2CO(g)+SO 2(g)2CO2(g)+S(s) AH =-270 kJ mol-1。(2)反应i的活化能小于反应n，相同条件下更易发生反应，因此相同温度下NO的转化率远高于SO2;A.随着反应的进行，反应物的转化率逐渐增大，因此Q点不一定为平 衡状态点，可能是建立平衡过程中的一个点，A错误;B.根据图象，温度高 于200 C后,NO和SO2的转化率随温度升高显著下降、 最后几乎为 零,B正确;C.根据2O

11、3(g)-3O2(g)可知其他条件不变，若扩大反应器 的容积，压强减小，平衡正向移动，使得臭氧的浓度减小，氧气浓度增大， 反应I和反应n的平衡逆向移动，NO和SO2的转化率减小，C错误;D.根据图象，臭氧氧化过程中二氧化硫的转化率较低，不能有效地脱除SO2,二氧化硫是酸性氧化物，能够被氢氧化钠溶液吸收，D正确； 假设100 C时P、Q均为平衡点，此时反应时间为5 min,发生分解 反应的臭氧占充入臭氧总量的10%,发生分解反应的臭氧为4 mol X 10%=0.4 mol,根据反应 I :NO(g)+O 3(g) - NO 2(g)+O 2(g),平衡时 NO 的转化率为 80%,反应的臭氧为

12、 2 mol X80%=1.6 mol;反应 H :SO2(g)+O 3(g) -SO3(g)+O 2(g),平衡时二氧化硫的转化率为 30%,反应的臭氧为2 mol X30%=0.60 mol;最终剩余臭氧4 mol-0.4 mol-1.60 mol-0.60mol=1.4 mol;5 min 内 SO2 的平均反 应速率_ Z L 5 min0.06 mol (L min)-1;平衡时 NO、。3、NO 2、O2的物质的量分别为 30.4 mol、1.4 mol、1.6 mol、0.4 mol 0+1.6 mol+0.6 mol=2.8 mol,1.6 z.s一、 ，, ，一，小、”,，反

13、应I在此时的平衡吊数=0. .I ,1.4=8; _ X (3)由图可知，阴极区通入液体主要含 S；流出液体主要含S2。：,所以阴极区电极反应式为2S。： +4H +2e-S20j +2H 2O,由于阴极需要消耗氢离子，则ab是阳离子交换膜;4.48 L NO(标准状况下)的物质的量是0.2 mol,由于NO吸收转化后的产物为NHj,则电路中转移1 mol电子;阳极氢氧根放电产生氧气，产生氧气的物质的量是1 mol +4=0.25 mol 。答案:(1)2CO(g)+SO 2(g)2CO2(g)+S(s)AH =-270 kJ mol-1 (2)反应i的活化能小于反应n ，相同条件下更易发生反

14、应BD 1.4 0.06 mol (Lmin)-1 8阳 2SO；+4H + +2e -S2。： +2H 2。 0.253.甲醇水蒸气重整制氢(SRM尾用于驱动电动汽车的质子交换膜燃料 电池的理想氢源，当前研究主要集中在提高催化剂活性和降低尾气中CO含量，以免使燃料电池Pt电极中毒。重整过程发生的反应如下：反应 ICHOH(g)+HO(g)-CQ(g)+3H2(g) H反应 H CHOH(g) ,CO(g)+2hl(g) A H2反应 mCO(g)+HO(g) LCG(g)+H 2(g) H其对应的平衡常数分别为 K、K2、K,其中K2、K随温度变化如下表所 示：125 C225 C325 C

15、K2 0.553 5185.89939.5K31 577137.528.14请回答: 反应II能够自发进行的条件是 （填“低温”“高温”或“任 何温度”），AH1（填“>”“<”或 "二" ）AH3O（2）相同条件下，甲醇水蒸气重整制氢较甲醇直接分解制氢（反应H ）的先进之处在于。 在常压、Cat.1催化下,CHOH和H2O混合气体（体积比1 ： 1.2，总 物质的量2.2 mol）进行反应，11时刻测得CHOH化率及CO CO选择性随温度 变化情况分别如图所示（CQ CO的选择性：转化的CHOH中生成CO CO的百分比）。训240260反应温度门步世坐羯号CU

16、小变削胎吗100)i3UOh5)注：曲线a表示CHOH的转化率，曲线b表示CO的选择性，曲线c表示CO的选择性。下列说法不正确的是。A.反应适宜温度为300 CB.工业生产通常在负压条件下进行甲醇水蒸气重整C.已知Cat.2催化剂具有更高催化活性，可提高甲醇平衡转化率D.添加CaO的复合催化剂可提高氢气产率 260 C时H物质的量随时间的变化曲线如图所示。画出 300 C时至ti时刻H2物质的量随时间的变化曲线(4)副厂物CO可以在酸性水溶液中电解生成甲酸，生成甲酸的电极反应式是O【解析】(1)由表中数据可得，随温度升高，K增大，即反应n向右移动, 说明反应n是吸热反应，AHA。，由反应方程式

17、可得 ASA。,已知反应 能够自发进行的条件是 H2- TA &<0,推知反应H需要在高温下才能 自发进行；由于R随温度升高而减小，即反应出向左移动，说明反应m 是放热反应，AHV。,根据盖斯定律， H=A H+A H>A H。(2)由反应I和反应n的方程式比较可知，反应物甲醇转化率高，产物中氢气含量高，且几乎没有CO。(3)A、由图象可知 CHsOH的转化率在高于 26。C时较高，但在 300 C时,CO的选择性最高，而CO2的选择性最低，所以300 C不是反应适宜的温度，最好在260 C时，故A不正确;B、根据反应方程式可知，减小压强会降低反应 速率，不适合工业生产，所

18、以B不正确;C、催化剂能够加快反应速率，但 不能改变反应物的转化率，所以C不正确；D、催化剂能加快反应速率， 且CaO能吸收CO2,从而促使反应I正向进行，提高了氢气的产率，即 D正确;根据甲醇的转化率、CO和CO2选择性图象可知，温度从 260 C升高到300 C,反应速率加快，但CO2的选择性减小，使H2的 物质的量也减小，所以曲线斜率增大，但水平线低于260 C时的，具体 为反应 I 中生成 n(H2)=3 n(CO2)=0.95 X1 mol X3=2.85 mol,反应可 中生成 n(H2)=2 n(CO)=0.05 X1 mol X2=0.10 mol,所以生成 H2 的总 物质的

19、量为2.95 mol,则画出图象如图所示(4)CO2在酸性溶液中生成甲酸(HCOOH)时,碳元素的化合价降低，得到电子，将在阳极发生反应，反应式为CO2+2H +2eHCOOH。答案:(1)高温 > (2)甲醇转化率高；产物中氢气含量高，一氧化碳含量低 (3) ABC(4)CO2+2H +2e- HCOOH4. I .大气中CO含量的增多会导致地球表面温度升高及海洋生态环 境改变。已知:CQ(g)+CaO(s) CaCOs)(1)某研究小组在实验室探究不同温度对 CaO及UC CO效率的影响。在 体积相同的密闭容器中，均充入一定量的生石灰和足量 CQ在不同温 度下，保持其他初始实验条件不

20、变，发生如上反应，分别在t秒时测定 CO的浓度(mol L-1)如图。该反应在条件下能自发进行。A.较高温度B.较低温度C.任何温度D.任何温度下均不能A、B、C D E五点中，达到化学平衡状态的点是 。(2)在恒定温度下，一个体积固定为1 L的容器中加入20 g CaO和一 定量的CO气体，在10分钟达到平衡的过程中CO浓度变化如图所示， 为提高CO的吸收率，下列可以采取的措施有 。A.缩小反应容器的容积B.升高温度C.平衡体系中及时分离出部分 CaCOD.使用合适的催化剂若保持平衡时的温度不变，15分钟时将体积迅速增大至2 L,在20分 钟时重新达到平衡，请在下图中补充体积变化后 CO浓度

21、变化示意图。5 io is 20 rinmiII.在容积可变的密闭容器中发生反应：mA(g)+ nB(g)'=pC(g),在一定温度和不同压强下达到平衡时，分别得到A的物质的量浓度如下表压强p/Pa52X10555X1051X106/ A、，1-1c(A)/mol L0.080.200.44 当压强为1 x 106Pa时，此反应的平衡常数表达式：。(4)电浮选凝聚法是工业上采用的一种污水处理方法，如图是该方法处理污水的实验装置示意图，实验过程中，污水的pH始终保持在5.06.0。接通电源后，阴极产生的气体将污物带到水面形成浮渣而 刮去，起到浮选净化作用；阳极产生的沉淀具有吸附性，吸附污

22、物而沉 积,起到凝聚净化作用。阳极区生成沉淀的总电极反应为。【解析】(1) O据图象，T3时达到平衡，升高温度后，CQ的浓度增大， 平衡逆向移动，说明正反应为放热反应，AH<0,该反应的ASv。,要使 得 G H- TA S<0,需要在较低温度才行；A、B是建立平衡的过程中的点，C、D、E是达到化学平衡状态的点； (2)A.缩小反应容器的容积，平衡正向移动，CO2的吸收率增大，故A正 确;B.升高温度,平衡逆向移动，CO2的吸收率减小，故B错误;C.平衡体 系中及时分离出部分 CaCO3,碳酸钙为固体，平衡不移动，CO2的吸收 率不变，故C错误;D.使用合适的催化剂，平衡不移动，C

23、O2的吸收率不 变，故D错误;若保持平衡时的温度不变，15分钟时将体积迅速增大至2 L,二氧化碳浓度减小，平衡逆向移动，但温度不变，平衡常数不变，最终 二氧化碳浓度又增大至与原平衡相等，图象为(3)根据表格数据，压强由2X105增大到5X105,c(A)的浓度变成原来的2.5倍=言二右而,说明平衡未发生移动，即m+n=p,但当压强由5X105增大到1 x 106时,c(A)的浓度变成原来的2.2倍>国示=2,说明平衡逆向移动，说明B变成了非气态，因此当压强为1 X106 Pa时,此反应的平衡常数表 达式 K=. . ：1 ;(4)根据题意，电解池的阳极材料为Fe,阴极材料为Al。金属作阳

24、极时， 电极若为活性电极，由于金属失电子能力强于溶液中的阳离子，所以阳 极上是活性电极自身先失去电子，电解池的阳极放电顺序是：活性电极>Ag +>Hg 2+>Fe3+>Cu 2+>H +等,因此阳极的电极反应有两个，分别 是 2H 2O-4e -4H +O 2 T 和 Fe-2e-Fe2+,生成的 Fe2+ 进入溶液 中，Fe2+易被氧气氧化，反应为4Fe2+ +O2+10H 2O-4Fe(OH) 3 ； +8H +,因此阳极区生成沉淀的总电极反应为 2Fe-6e -+6H 2O2Fe(OH) 3 26H +。答案:(1)BCDE (2)A匚6的液的皿足工K=(4

25、)2Fe-6e -+6H 2O2Fe(OH) 3 J+6H +5.(2016 浙江4月选考真题改编)氨气及其相关产品是基本化工原料 在化工领域中具有重要的作用。(1)以铁为催化剂，0.6 mol氮气和1.8 mol氢气在恒温、容积恒定为1 L的密闭容器中反应生成氨气，20 min后达到平衡，氮气的物质的 量为 0.3 mol。在第25 min时，保持温度不变，将容器体积迅速增大至2 L并保持 恒容，体系达到平衡时N2的总转化率为38.2%,请画出从第25 min起 H的物质的量浓度随时间变化的曲线。该反应体系未达到平衡时，催化剂对逆反应速率的影响是 (填“增大” “减少”或“不变”)。(2)N

26、2H是一种高能燃料，有强还原性，可通过NH和NaClO反应制得, 写出该制备反应的化学方程式已知298 K和101 kPa条件下:N(g)+3H 2(g) 2NH(g) H2H(g)+O2(g)2HO(l) H22H2(g)+O2(g) 2HO(g) H4NH(g)+O2(g)2NH(l)+2H 2O(l) H则N2H4(l)的标准燃烧热 H= 科学家改进了 NO转化为HNO勺工艺(如虚框所示),在较高的操作压力下，提高N2Q/H2。的质量比和Q的用量，能制备出高浓度的硝酸。II（XI）实际操作中，应控制 NO/H2O质量比高于5.11，对此请给出合理解释:【解析】(1)20nin后达到平衡，

27、氮气的物质的量为0.3 mol,可知 此时 c(N2)=0.3 mol L-1, c(H2)=0.9 mol L-1。第 25 min 时，保持温度不 变，将容器体积迅速增大至2 L,此时c(H2)=0.45 mol L-1。当达到平衡 时N2的总转化率为38.2%,可做如下计算：N2+3H2 - 2NH3n(开始)/mol 0.61.8n(变化)/mol 0.6 X38.2%3 X0.6 X38.2%n(平衡)/mol 0.370 81.112 4得 c(H2)=1.112 4 mol /2 L=0.556 2 molL-1，即从 25 min 起,直至平衡,氢气的浓度由0.45 mol L

28、-1增大到0.556 2 mol L-1,其图象为)020304(15060 706 5 o,ft. -ISEW三.一梅而 O催化剂对正逆反应速率均有增大的作用，故催化剂对逆反应速率的影响是增大。(2)2NH 3+NaClO NaCl+N 2H4+H2O。给题目中的反应编号(i)N 2(g)+3H 2(g)2NH 3(g)AH1(ii)2H 2(g)+O 2(g)12H2O(l)AH2(iii)2H 2(g)+O 2(g)2H2O(g)AH3(iv)4NH 3(g)+O 2(g) -2N2H4(l)+2H 2O(l)AH4将上述反应进行如下运算:(ii) x3-(i) x2-( iv )+2,

29、 AH也进行相应运算，方 AH、工得:N2H4(l)+O 2(g)-lN2(g)+2H 2O(l)AH=,工 -o(3)2N 2O4+2H 2O+O 2-4HNO 3,各物质恰好反应时,N2O4/H2O 质量龚X2比=京！ =5.11，高于5.11是为了提高N2O4的浓度，有利于平衡正向 移动,得到高浓度的硝酸。答案：(1)增大 (2)2NH 3+NaClONaCl+N 2H4+H2O1y3 AH2-2 AH1- AH4) (3)2N 2O4+2H 2O+O 2-4HNO 3,N2O4/H 2O 的质量比为 5.11 时恰好完全反应，高于5.11是为了提高N2O4的浓度，有利于平衡正向移动得到

30、高浓度的硝酸6.合理利用或转化N SO、CO NO等污染性气体是人们共同关注的 课题。I .某化学课外小组查阅资料后得知：2NO(g)+Q(g)：I2NO(g)的反应 历程分两步： 2NO(g)-NO(g)(快)v=ki正 c2(N0),Vi逆=ki 逆 c(N2Q) H<0WQ(g)+O2(g) -2Ng)(慢)丫2正=卜2正 c(N2O) . c(O2), V2逆=k2逆 c2(NQ)AH2<0请回答下列问题：(1)反应 2NO(g)+O(g) =2NQg)的 AH=(用含和的式子表示)。一定温度下，反应2NO(g)+O(g) 一2NO(g)达到平衡状 态，写出用ki正、ki逆、k2正、k2逆表不平衡常数的表达式 K=o(2)决定2NO(g)+O(g) -2NO(g)反应速率的是反应，反应的活化 能E与反应的活化能E2的大小关系为Ei E2(填“>”“<”或“=”)。H.(3)反应N2Q(g)-2NG(g),在一定条件下N2Q与NO的消耗速率与 自身压强有如下关系：v(NzQ尸ki p(N2Q), v(NQ尸k2 p2(NQ)。其中 ki、k2是与温度有关的常