三年高考2017-2019化学真题分项版解析——专题15化学反应原理综合原卷版

1、专题15化学反应原理综合1. 2019新课标I水煤气变换CO(g)+H2O(g尸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：使纯电缓慢地通过处于721C下的过量氧化钻CoO(s),氧化钻部分被还原为金属钻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COH2(填大于或小于”)。(2) 721c时，在密闭容器中将等物质的量的CO(g)和H2O(g)混

2、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)。A.0.50(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。30T3Hagax&x&co过渡态2b贷+=+三IW3H+s+HO+bu过渡态1sq二十OE+02ox,EaoD2,1-o11.曲雅及第一可知水煤气变换的AH0(填大于等于“或小于)，该历程中最大能垒(活化能)E=eV,写出该步骤的化学方程式。(4)Shoichi研究了467C、489C时水煤气变换中CO和H2分压随时间变化关系(如下图所示)，催化剂为氧化铁，实验初始时体系中

3、的Ph2o和Pco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）=kPamin_1o467C时pH2和pCO随时间变化关系的曲线分别是。489C时ph?和Pco随时间变化关系的曲线分别是2.2019新课标H环戊二烯（答下列问题：）是重要的有机化工原料，广泛用于农药、橡胶、塑料等生产。回AH=100.3kJmol-1（2）某温度下,(g)+H2(g)AH3=kJmol-1-1kJmol。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）。

4、B.提高温度D.增加碘浓度应时间的关系如图所示，下列说法正确的是（填标号）。A.通入惰性气体C.增加环戊烯浓度（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1.61.41.21.00月060.40.20.000.511.5反应时间小A.TiT2B.a我的反应速率小于c点的反应速率C. a我的正反应速率大于b点的逆反应速率D. b点时二聚体的浓度为0.45molL-1(4)环戊二烯可用于制备二茂铁(Fe(C5H5)2,结构简式为心)，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，其中电解液为溶解有澳化钠(电解质)和环戊二烯的DMF

5、溶液(DMF为惰性有机溶剂)。该电解池白W日极为，总反应为。电解制备需要在无水条件下进行，原因为。3.2019新课标出近年来，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)+O2(g)=2Cl2(g)+2H2O(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(300C)K(400C)(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

6、)=1:1的数据计算K(400C)=(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：1-1CuCl2(s)=CuCl(s)+2c12(g)AH1=83kJmolCuC1(s)+-O2(g)=CuO(s)+-Cl2(g)AH2=-20kJmol-122-1CuO(s)+2HCl(g户CuCl2(s)+H2O(g)AH3=-121kJmol-1则4HCl(g)+O2(g)=2Cl2(g)+2H2O(g)的AH=kJmol。(3)在一定温度的条件下，进一步

7、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，科学家最近采用方案，主要包括电化学过程和化学过程，如下图所示：口(给卜务一-P一HC啕电源碳基电极材料设计了一种新的工艺负极区发生的反应有(写反应方程式)。电路中转移1mol电子，需消耗氧气L(标准状况)。4.2019江苏CO2的资源化利用能有效减少CO2排放，充分利用碳资源。(1)CaO可在较高温度下捕集CO2,在更高温度下将捕集的CO2释放利用。CaC204H2O热分解可制备CaO,CaC2O4H2O加热升温过程中固体的质量变化见下图。200400600800IOUO温度/匕写出400600C范围内分解反

8、应的化学方程式：。与CaCO3热分解制备的CaO相比，CaC204H2。热分解制备的CaO具有更好的CO2捕集性能，其原因是A0(2)电解法转化CO2可实现CO2资源化利用。电解CO2制HCOOH的原理示意图如下。写出阴极CO2还原为HCOO-的电极反应式：。电解一段时间后，阳极区的KHCO3溶液浓度降低，其原因是。(3)CO2催化加氢合成二甲醛是一种CO2转化方法，其过程中主要发生下列反应：反应I:CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g)AH=41.2kJmol-1-1反应n：2CO2(g)+6H2(g)CH3OCH3(g)+3H2O(g)AH=-122.5kJmol在恒压、CO2和

9、H2的起始量一定的条件下，CO2平衡转化率和平衡时CH3OCH3的选择性随温度的变化如图。其中:1(X8O6O4O2O0也2CH3OCH3的物质的量CH3OCH3的选择性=仁+v的壬，-目X100%反应的CO2的物质的量温度高于300C,CO2平衡转化率随温度升高而上升的原因是220c时，在催化剂作用下CO2与H2反应一段时间后，测得CH3OCH3的选择性为48%(图中A点)。不改变反应时间和温度，一定能提高CH3OCH3选择性的措施有。5. 2019北京氢能源是最具应用前景的能源之一，高纯氢的制备是目前的研究热点。(1)甲烷水蒸气催化重整是制高纯氢的方法之一。反应器中初始反应的生成物为“和C

10、O2,其物质的量之比为4:1,甲烷和水蒸气反应的方程式已知反应器中还存在如下反应：i .CH4(g)+H2O(g)=CO(g)+3H2(g)AHiii .CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)AH2iii .CH4(g)C(s)+2H2(g)AH3iii为积炭反应，利用AHi和如2计算AH3时，还需要利用反应的小。反应物投料比采用n(H2O):n(CH4)=4：1,大于初始反应的化学计量数之比，目的是(选填字母序号)。a.促进CH4转化b.促进CO转化为CO2c.减少积炭生成用CaO可以去除CO2。H2体积分数和CaO消耗率随时间变化关系如下图所示。从t1时开始，H2体积分数显著降低

11、，单位时间CaO消耗率(填升高”降低“或不变”)。此时CaO消耗率约为35%,但已失效，结合化学方程式解释原因：。100L100200f/min5040判20109080706050兴一紧朱荏及nH(2)可利用太阳能光伏电池电解水制高纯氢，工作示意图如下。通过控制开关连接Ki或K2,可交替得到H2和。2。制H2时，连接。产生H2的电极反应式是改变开关连接方式，可得。2。结合和中电极3的电极反应式，说明电极3的作用：6. 2019天津多晶硅是制作光伏电池的关键材料。以下是由粗硅制备多晶硅的简易过程。回答下列问题:1 .硅粉与HCl在300c时反应生成imolSiHCl3气体和H2,放出225kJ

12、热量，该反应的热化学方程式为。SiHCl3的电子式为口.将SiCl4氢化为SiHCl3有三种方法，对应的反应依次为:SiCl4gH2gU山SiHCl3gHClg.H103SiCl4g2H2gSis4SiHCLg.也：二02SiCl4gH2gSisHClg口盘3SiHCkgH3（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”或阴极该电极反应方程式为OIU3国相二二专区（2）已知体系自由能变AG=AH-TAS,AG0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。

13、（3）不同温度下反应中SiCl4转化率如图2所示。下列叙述正确的是（填序号）。a.B点：v正Av逆b,v正：A点aE点c.反应适宜温度：480-520C（4）反应的*3=（用AHi,AH2表示）。温度升高，反应的平衡常数K（填增大:减小”或不变）。（5）由粗硅制备多晶硅过程中循环使用的物质除SiCl4、SiHCl3和Si外，还有（填分子式）。7. 2019浙江4月选考水是生命之基质”，是永远值得探究的物质（1）关于反应H2（g）+1/2O2（g）H2O。），下列说法不小确.的是A.始变AH0,嫡变AS0B.可以把反应设计成原电池，实现能量的转化C.一定条件下，若观察不到水的生成，说明该条件下反

14、应不能自发进行D.选用合适的催化剂，有可能使反应在常温常压下以较快的速率进行(2)根据H2O的成键特点，画出与图中H2O分子直接相连的所有氢键(O-HO)。将一定量水放入抽空的恒容密闭容器中，测定不同温度(T)下气态、液态水平衡共存H2O(l)H2O(g)时的压强(p)。在图中画出从20c开始经过100c的p随T变化关系示意图(20C时的平衡压强用pi(3)水在高温高压状态下呈现许多特殊的性质。当温度、压强分别超过临界温度(374.2C)、临界压强(22.1MPa)时的水称为超临界水。与常温常压的水相比，高温高压液态水的离子积会显著增大。解释其原因如果水的离子积Kw从1.0X0-14增大到1.

15、0M0-10,则相应的电离度是原来的倍。超临界水能够与氧气等氧化剂以任意比例互溶，由此发展了超临界水氧化技术。一定实验条件下，测得乙醇的超临界水氧化结果如图所示,其中x为以碳元素计的物质的量分数，t为反应时间。OS-v(第二步反应)B.反应的中间产物只有NO3C.第二步中NO2与NO3的碰撞仅部分有效D.第三步反应活化能较高9. 2018新课标n卷CH4-CO2催化重整不仅可以得到合成气(CO和H2),还对温室气体的减排具有重要意义。回答下列问题：(1) CH4-CO2催化重整反应为:CH4(g)+CO2(g)=2CO(g)+2H2(g)。已知：C(s)+2H2(g)=CH4(g)AH=-75

16、kJmol-1- -1C(s)+O2(g)=CO2(g)AH=-394kJmol- 1-1C(s)+-O2(g)=CO(g)AH=-111kJmol该催化重整反应的AH=kJmol-1,有利于提高CH4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.低温低压某温度下，在体积为2L的容器中加入2molCH4、1molCO2以及催化剂进行重整反应，达到平衡时CO2的转化率是50%,其平衡常数为mol2L-2。(2)反应中催化剂活性会因积碳反应而降低，同时存在的消碳反应则使积碳量减少。相关数据如下表:积碳反应CH4(g)=C(s)+2H2(g)消碳反应CO2(g)+C(s)=2

17、CO(g)AH/(kJmol-1)75172活化能/(kJmol-1)催化剂X3391催化剂丫4372由上表判断，催化剂X丫(填优于或劣于”)，理由是在反应进料气组成、压强及反应时间相同的情况下，某催化剂表面的积碳量随温度的变化关系如图所示。升高温度时，下列关于积碳反应、消碳反应的平衡常数(K)和速率(v)的叙述正确的是(填标号)。(卓；焦春王A.K积、K消均增加B.v消增加的倍数比v积C.K积减小，K消增加D._0.5在一定温度下，测得某催化剂上沉积碳的生成速率方程为v=k-p(CH4)p(CO2)I(k为速率常数)。在P(CH4)一定时，不同P(C02)下积碳量随时间的变化趋势如图所示，则

18、Pa(CO2)、Pb(CO2)、Pc(C02)从大到小的顺序为0.160.120.080,040481216反应时间/min10. 2018新课标出卷三氯氢硅(SiHCl3)是制备硅烷、多晶硅的重要原料。回答下列问题：(1) SiHCl3在常温常压下为易挥发的无色透明液体，遇潮气时发烟生成(HSiO)2O等，写出该反应的化学方程式。(2) SiHC%在催化剂作用下发生反应：-_-12SiHCl3(g)=SiH2Cl2(g)+SiCl4(g)AHi=48kJmol-13SiH2Cl2(g)=SiH4(g)+2SiHCl3(g)AH2=-30kJmol则反应4SiHCl3(g)=SiH4(g)+3

19、SiCl4(g)的AH=kJmol-1。(3)对于反应2SiHCl3(g)=SiH2cl2(g)+SiCl4(g),采用大孔弱碱性阴离子交换树脂催化剂，在323K和343K时SiHCl3的转化率随时间变化的结果如图所示。010020)300400|-min343K时反应的平衡转化率后%。平衡常数K343k=(保留2位小数)。在343K下：要提高SiHC%转化率，可采取的措施是；要缩短反应达到平衡的时间，可采取的措施有、。比较a、b处反应速率大小：3也(填大于“小于或等于“)。反应速率mu正-u逆=媪xSiHci3-*%4%1，k正、k逆分别为正、逆向反应速率常数，x为物质的量分数，计算a处的攻

20、v逆=(保留1位小数)。11. 2018海南卷过氧化氢(H2O2)是重要的化工产品，广泛应用于绿色化学合成.医疗消毒等领域。回答下列问题：(1)已知：H2(g)+1O2(g)=H2O(l)AH1=286kJmol-121H2(g)+O2(g)=H2O2(l)AH2=188kJmol过氧化氢分解反应2H2O2Q)=2H2O(l)+O2(g)的AH=kJmol,。不同温度下过氧化氢分解反应的平衡常数K(313K)K(298K)(填大于、小于或等于)。(2) 100c时，在不同金属离子存在下，纯过氧化氢24h的分解率见下表：离了加入量(mgL-1)分解率%离了力口入量(mgL-1)分解率无02Fe3

21、+1.0153+Al102Cu2+0.1862+Zn1010Cr3+0.196由上表数据可知，能使过氧化氢分解反应活化能降低最多的离子是。贮运过氧化氢时，可选用的容器材质为(填标号)。A.不锈钢B.纯铝C.黄铜D.铸铁(3)过氧化氢的Ka=2.24M0,2,H2O2的酸性&O(填大于、小于或等于)。研究表明，过氧化氢溶液中HO2的浓度越大，过氧化氢的分解速率越快。常温下，不同浓度的过氧化氢分解率与pH的关系如图所示。一定浓度的过氧化氢，pH增大分解率增大的原因是相同pH下，过氧化氢浓度越大分解率越低的原因是。12. 2018北京卷近年来，研究人员提出利用含硫物质热化学循环实现太阳能的转化与存储

22、。过程如下:(1)反应I:2H2SO4(l)2SO2(g)+2H2O(g)+O2(g)AH1=+551kJ-mol反应出：S(s)+O2(g)=SO2(g)AH3=297kJ-mol反应n的热化学方程式：(2)对反应n,在某一投料比时，两种压强下,H2SO4在平衡体系中物质的量分数随温度的变化关系如图所示。P2p1(填或“V”)，得出该结论的理由是。(3)可以作为水溶液中SO2歧化反应的催化剂，可能白催化过程如下。将ii补充完整。i.SO2+4I+4H+=SJ+2I2+2H2Oii.I2+2H2O+2I(4)探究i、ii反应速率与SO2歧化反应速率的关系，实验如下：分别将18mLSO2饱和溶液

23、加入到2mL下列试剂中，密闭放置观察现象。(已知：I2易溶解在KI溶液中)序号ABCD试剂组成0.4mol-L1KIamol-L1KIc一1,0.2molLH2SO4-10.2molLH2SO40.2mol-L1KI0.0002molI2实验现象溶液变黄，一段时间后出现浑浊溶液变黄，出现浑浊较A快无明显现象溶液由棕褐色很快褪色，变成更色，出现浑浊较A快B是A的对比实验，则a=。比较A、B、C,可得出的结论是。实验表明，SO2的歧化反应速率DA,结合i、ii反应速率解释原因：13. 2018天津卷CO2是一种廉价的碳资源，其综合利用具有重要意义。回答下列问题：(1) CO2可以被NaOH溶液捕获

24、。若所得溶液pH=13,CO2主要转化为(写离子符号)；若所得溶液c(HCOJ)：c(CO32-)=2：1,溶液pH=。(室温下，H2CO3的K1=4X10-7；K2=5X10-11)(2) CO2与CH4经催化重整，制得合成气：催化剂CH4(g)+CO2(g)-L2CO(g)+2H2(g)已知上述反应中相关的化学键键能数据如下：化学键C-HC=OH-HO(CO)键能/kJmol-14137454361075则该反应的小=。分别在VL恒温密闭容器A(恒容)、B(恒压，容积可变)中，加入CH4和CO2各1mol的混合气体。两容器中反应达平衡后放出或吸收的热量较多的是(填“A”或“B)”。按一定体

25、积比加入CH4和CO2,在恒压下发生反应，温度对CO和力产率的影响如图3所示。此反应优选温度为900c的原因是。+AlCb的充干汽传图4(3) O2辅助的AlCO2电池工作原理如图4所示。该电池电容量大，能有效利用CO2,电池反应产物Al2(C2O4)3是重要的化工原料。电池的负极反应式：。电池的正极反应式：6O2+6e-=6O2-2-6CO2+6O2=3C2O4反应过程中O2的作用是。该电池的总反应式：。14. 2018江苏卷NOx(主要指NO和NO2)是大气主要污染物之一。有效去除大气中的NOx是环境保护的重要课题。(1)用水吸收NOx的相关热化学方程式如下：_-12NO2(g)+H2O(

26、l)HNO3(aq)+HNO2(aq)AH=-116.1kJmol-13HNO2(aq)HNO3(aq)+2NO(g)+H2O(l)AH=75.9kJmol反应3NO2(g)+H2O(l)=2HNO3(aq)+NO(g)的AH=kJmol-1。(2)用稀硝酸吸收NOx,得到HNO3和HNO2的混合溶液，电解该混合溶液可获得较浓的硝酸。写出电解时阳极的电极反应式：。(3)用酸性(NH2)2CO水溶液吸收NOx,吸收过程中存在HNO2与(NH2)2CO生成N2和CO2的反应。写出该反应的化学方程式：。(4)在有氧条件下，新型催化剂M能催化NH3与NOx反应生成N2。NH3与NO2生成N2的反应中，

27、当生成1molN2时，转移的电子数为mol。将一定比例的。2、NH3和NOx的混合气体，匀速通入装有催化剂M的反应器中反应(装置见题20图-1）。NQ检测仪混合一气体催化N(X还原反应器题20图一1反应相同时间NOx的去除率随反应温度的变化曲线如题20图-2所示，在50250c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当反应温度高于380C时，NOx的去除率迅速下降的原因可能是，题20图-215. 2018浙江11月选考(一)合成氨工艺(流程如图所示)是人工固氮最重要的途径。2018年是合成氨工业先驱哈伯(P?Haber)获得诺贝尔奖100周年。N2和H2生成NH3的

28、反应为：1/2N2(g)+3/2H2(g)=NH3(g)?H(298K)=-46.2KJ?mol-1,在Fe催化剂作用下的反应历程为(*表示吸附态)化学吸附：N2(g)-2N*；H2(g)-2H*；表面反应：N*+H*=NH*;NH*+H*ULUNH2*；NH2*+H*=NH3*脱附：NH3*NH3(g)其中，N2的吸附分解反应活化能高、速率慢，决定了合成氨的整体反应速率。请回答：(1)利于提高合成氨平衡产率的条件有。A.低温B.高温C.低压D.高压E.催化剂1，、一，4IX（2）标准平衡常数K=pNH3/p9A0.5A1.5pN?/ppH?/p,其中p0为标准压强（1M05Pa）,pNH3、

29、PN2和pH2为各组分的平衡分压，如pNH3=xNH3p,p为平衡总压，xNH3为平衡系统中NH3的物质的量分数。N2和H2起始物质的量之比为1:3,反应在恒定温度和标准压强下进行，NH3的平衡产率为w,则Ke（用含w的最简式表示）下图中可以示意标准平衡常数K0随温度T变化趋势的是BO（3）实际生产中，常用工艺条件,Fe作催化剂，控制温度773K,压强3.0X105Pa,原料中N2和“物质的量之比为1:2.8。分析说明原料气中N2过量的理由关于合成氨工艺的下列理解，正确的是A.合成氨反应在不同温度下的？H和？S都小于零B.控制温度（773K）远高于室温，是为了保证尽可能的平衡转化率和快的反应速

30、率C.当温度、压强一定时，在原料气（N2和”的比例不变）中添加少量惰性气体，有利于提高平衡转化率D.基于NH3有较强的分子间作用力可将其液化，不断将液氨移去，利于反应正向进行E.分离空气可得N2,通过天然气和水蒸气转化可得H2,原料气须经过净化处理，以防止催化剂中毒和安全事故发,生。（二）高铁酸钾（K2FeO4）可用作水处理剂。某同学通过化学-电解法”探究的合成，其原理如图所示。接通电源，调节电压，将一定量Cl2通入KOH溶液，然后滴入含Fe3+的溶液，控制温度，可制得K2FeO4。（1）请写出化学法”得到FeO42-的离子方程式(2)请写出阳极的电极反应式(含FeO，)16. 2017新课标出神(As)是第四周期VA族元素，可以形成As2s3、AS2O5、H3ASO3、H3ASO4等化合物，有着广泛的用途。回答下列问题：(1)画出神的原子结构示意图。(2)工业上常将含神废渣(主要成分为As2s3)制成浆状，通入。2氧化，生成H3ASO4和单质硫。写出发生反应的化学方程式。该反应需要在加压下进行，原因是(3)已知：As(s)+3H2(g)+2O2(g)=H3AsO4(s)AHi2H2(g)+1O2(g)=H2O(l)AH222As(s)+5O2(g)=As2O5(s)AH32则反应As2O5(s)+3H2O(l)=2H3AsO4(s)的AH