2023届高中总复习第二轮非选择题训练二化学反应原理

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非选择题专项训练二化学反应原理

1.丁烯是一种重要的化工原料，可由丁烷催化脱氢制备。回答下列问题。

(1)正丁烷(C4H10)脱氢制1-丁烯(C4H8)的热化学方程式如下：

①C4Hio(g)iC4H8(g)+H2(g)AH1

1

已知:②C4Hio(g)*)2(g)iC4H8(g)+H2O(g)AH2=-119kJ-mol-

③H2(g)+；O2(g)=H20(g)△为=-242kJmor1

反应①的bH\为kJmol-'o图（a）是反应①平衡转化率与反应温度及压强的关系

图,x_.（填“大于”或“小于"）01；欲使丁烯的平衡产率提高，应采取的措施是

（填字母）。

A.升高温度B.降低温度

C.增大压强D.降低压强

300400500600700

温度/℃

图(a)

45-

40

35

/%1

鼎30一

世2

51

段20L

1

R5r

1

O1

51

0J

O

123456

〃（氢气）加（丁烷）

反应温度/℃

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图（c）

（2）丁烷和氢气的混合气体以一定流速通过填充有催化剂的反应器（氢气的作用是活化催

化剂），出口气中含有丁烯、丁烷、氢气等。图（b）为丁烯产率与进料气中〃（氢气）/〃（丁烷）

的关系。图中曲线呈现先升高后降低的变化趋势,其降低的原因

是。

（3）图（c）为反应产率和反应温度的关系曲线，副产物主要是高温裂解生成的短碳链煌类化

合物。丁烯产率在590°C之前随温度升高而增大的原因可能

是、；

590℃之后，丁烯产率快速降低的主要原因可能是o

2.（2020全国II）天然气的主要成分为CH4,一般还含有C2H6等妙类，是重要的燃料和化工

原料。

⑴乙烷在一定条件下可发生如下反应:C2H6（g）-C2H4（g）+H2（g）△"l,相关物质的燃烧

热数据如表所示：

物质C2H6(g)C2H4(g)H2(g)

燃烧热AH

-1560-I411-286

(kjmol-1)

①△"]=kJ-moF1o

②提高该反应平衡转化率的方法有、。

③容器中通入等物质的量的乙烷和氢气，在等压下⑼发生上述反应，乙烷的平衡转化率

为心反应的平衡常数K„=（用平衡分压代替平衡浓度计算，分压=总压x物

质的量分数）。

,高温

⑵高温下，甲烷生成乙烷的反应如下：2CH4—*C2H6+H2。反应在初期阶段的速率方程

为才“XCCH4，其中人为反应速率常数。

①设反应开始时的反应速率为打，甲烷的转化率为a时的反应速率为厂2,则厂2=

八。

②对于处于初期阶段的该反应，下列说法正确的是。

A.增加甲烷浓度,增大

B.增加H2浓度,7•增大

c.乙烷的生成速率逐渐增大

D.降低反应温度，左减小

（3）CH4和CO2都是比较稳定的分子，科学家利用电化学装置实现两种分子的耦合转化，

其原理如图所示：

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①阴极上的反应式为。

②若生成的乙烯和乙烷的体积比为2：1,则消耗的CH4和CO2体积比为。

3.(2022山东卷，改编)利用y-丁内酯(BL)制备1,4-丁二醇(BD),反应过程中伴有生成四氢

吠喃(THF)和1-丁醇(BuOH)的副反应，涉及反应如下：

的6®+%。®

(。70必？H2cHQHqNTHF

⑼2H28H2cH20H><5^

BLBD^?^CH,CH2CH£H2OH(g)+HQ(g)

反应1BuOH

已知:①反应I为快速平衡，可认为不受慢反应II、III的影响;②因反应I在高压H2氛围

下进行，故H2压强近似等于总压。回答下列问题。

⑴以5.0x10-3molBL或BD为初始原料，在493K、3.0x103kPa的高压外氛围下，分别

在恒压容器中进行反应。达平衡时，以BL为原料，体系向环境放热XkJ;以BD为原料，体

系从环境吸热丫kJ。忽略副反应热效应，反应I焰变A"(493K,3.0xl()3kPa)=

kJ-mol^o

⑵初始条件同上。为表示某物种i的物质的量与除H2外其他各物种总物质的量之

比,XBL和XBD随时间r变化关系如图甲所示。实验测得X<K则图中表示XBL变化的曲线

是。以BL为原料时由时刻%出0=，BD产率=

(保留两位有效数字)。

33

(3)(XBD/xBL)max为达平衡时XBD与XBL的比值。(493K,2.5xl0kPa)、(493K,3.5xl0

kPa)、(513K,2.5x103kPa)三种条件下，以5.OxIO3molBL为初始原料，在相同体积的刚

性容器中发生反应丁吟随时间，变化关系如图乙所示。因反应在高压H2氛围下

(XBD/XBL)max

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进行，可忽略压强对反应速率的影响。曲线a、b、C中,(XBD/XBL)max最大的是(填

字母);与曲线b相比，曲线c达到XBD/劭go所需时间更长，原因

(XBD/XBL)max

是O

4.(2020全国I,改编)为验证不同化合价的铁的氧化还原能力，利用下列电池装置进行实

验。

回答下列问题。

1

(1)由FeSO4-7H2O固体配制0.10molfFeSCU溶液,需要的仪器有药匙、玻璃棒、

(从如图所示仪器中选择,写出名称)。

(2)电池装置中，盐桥连接两电极电解质溶液。盐桥中阴、阳离子不与溶液中的物质发生

化学反应,并且电迁移率(a?应尽可能地相近。根据下表数据，盐桥中应选择作

为电解质。

uxx108u=°x108

阳离子阴离子

Li+4.07HCO34.61

Na+5.19NO37.40

Ca2+6.59C]7.91

K+7.62sol-8.27

(3)电流表显示电子由铁电极流向石墨电极。可知,盐桥中的阳离子进入电极溶

液中。

(4)电池反应一段时间后，测得铁电极溶液中c(Fe2+)增加了0.02mol-L'o石墨电极上未

见Fe析出。可知，石墨电极溶液中c(Fe2+)=(两电极电解质溶液体

积相等)。

(5)根据(3)、(4)实验结果，可知石墨电极的电极反应式

为，铁电极的电极反应式

为o因此,验证了Fe?+氧化性小于，还原

性小于。

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(6)实验前需要对铁电极表面活化。在FeSCU溶液中加入几滴Fe2(SO4)3溶液，将铁电极

浸泡一段时间，铁电极表面被刻蚀活化。检验活化反应完成的方法

是。

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参考答案

非选择题专项训练二化学反应原理

1.答案(1)+123小于AD

(2)原料中过量H2会使反应①平衡逆向移动，所以丁烯产率下降

(3)590℃前升高温度，反应①平衡正向移动升高温度时，反应速率增大,单位时间产生

更多丁烯更高温度导致C4H10裂解生成更多的短碳链煌,故丁烯产率快速降低

1

解析(1)根据盖斯定律，②式-③式可得①式，因此A//I=AW2-AH3=-119kJmol+242

kJmol-^+123kJmol-1□由图(a)可以看出，温度相同时，由0.1MPa变化到xMPa,丁烷的

转化率增大，即平衡正向移动，由于反应①是气体物质的量增大的反应，压强越小平衡转

化率越大，所以x的压强更小/<0.1。由于反应①为吸热反应，所以温度升高时，平衡正向

移动,丁烯的平衡产率增大，因此A正确,B错误油于反应①是气体物质的量增大的反应,

加压时平衡逆向移动，丁烯的平衡产率减小，因此C错误,D正确。

(2)比是反应①的产物,增大笔会促使平衡逆向移动，从而降低丁烯的产率。

71(「烷)

(3)590C之前，随温度升高，反应速率增大，反应①是吸热反应，升高温度平衡正向移动，生

成的丁烯会更多。温度超过590°C,更多的丁烷裂解生成短碳链烧,导致丁烯产率快速降

低。

2.答案⑴①+137②升高温度减小压强(增大体积)

③*区

^(2+a)(l-a)v

(2)①(1-a)②AD

(3)@CO2+2e—CO+O2-②6:5

解析(1)①表示乙烷、乙烯、氢气燃烧热的热化学方程式分别为：

7

a.C2H6（g）+-O2（g）=2CO2（g）+3H2O（l）

AH=-1560kJmor1

b.C2H4（g）+3O2（g）=2co2（g）+2H2。⑴

△H=-\411kJmor1

1

c.H2(g)+io2(g)-H2O(1)AH=-286kJmol'

根据盖斯定律，由a-(b+c)可得由乙烷转化为乙烯的热化学方程式为C2H6(g)

C2H4(g)+H2(g)

△"i=+137kJ-moH。

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②该反应是气体分子数增大的吸热反应，根据平衡移动原理，为提高乙烷平衡转化率，可

采取升高温度、减小压强(增大体积)的方法。

③设起始加入乙烷和氢气的物质的量是/zmolo

;?=i

c2H6(g)C2H4(g)+H2(g)

起始/moln0n

转化/molnanana

平衡/mol(l-a)nna(l+a)〃

平衡时气体的总物质的量为(2+a)〃molo

naxp、，(l+a)nxp

k_P(C2H4)p(H2)_(2+a)Q(2+a)i_a(l+a)

"p(C2H6)―一一—(2+a)(l-a)P°

(2+a)n

(2)①甲烷转化率为a时,CH4的浓度与CH4的初始浓度之比为(1-a)：1,故此时反应速率

r2=(l-a)rio

②反应初期阶段,反应速率与反应速率常数鼠CCH,有关。增加甲烷浓度可增大反应速

率,A正确、B错误;随着反应的进行,CCH4逐渐减小，反应速率逐渐减小，则乙烷的生成速

率逐渐减小,C错误;降低反应温度，反应速率减小次减小,D正确。

⑶由图可知,阳极上CH4转化成C2H6、C2H4、H20:

2

2CH4-2e+O--C2H6+H2O,

2cH4-4e+2O2=C2H4+2H2O。

阴极上C02转化成CO和C)2-：CO2+2e--C0+0〉

若生成乙烯和乙烷的体积比为2：1,则每生成2moic2H4、1molC2H6,转移电子10

mok消耗6moicH%根据得失电子守恒可知消耗5moicO2。则消耗的CH4和CO2的

体积比为6:5O

3.答案(l)-200(X+r)

(2)a或c0.0839%

(3)C曲线b和曲线C所处的温度相同,压强增大反应H、III均是逆向移动,(XBD/XBL)max

增大，而压强对反应速率的影响可忽略

解析本题属于化学反应原理题，考查等效平衡下△”的计算、产率计算、图像分析。

(1)结合已知信息，可推定在同温同压下，以相同物质的量的BL或BD为初始原料,达到的

平衡状态相同，即两个平衡完全等效。设正向反应的平衡转化率为a,则加入等量产物平

衡时的转化率为1-a,由题目可知

(5.0x10-3molxax|AH|=XkJ

15.0x10-3molx(1-a)x|AH|=Yk]

<0

计算可得△”=-200(X+r)kJ-mol-1o

(2)实验测定X<y,则达到平衡时BL物质转化量小于BD物质转化量，平衡状态BL物质

的量大，根据图示可知，表示XBL变化的曲线是a或c;以BL为原料时,根据题给反应1、

II、III可知，体系总物质的量(除H2外)的增加量正好是BD参与反应H、III的量,也正好

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是生成的氏0值)的物质的量，设t\时BL转化为BD的物质的量为amol,BD转化为

THF、BuOH的物质的量为〃mol,则体系总物质的量(除出外)为(5.0xl()-3+»mol,得到

5.0x10ja=0,48、--C^b=0.36,求得a=%<1()-3、》=Ux](y3,则力时刻％H,0=

5.0xl0-3+b5.0xl0-3+b*23235M2U

——^^=0.08;此时BD的产率为“a”金100%=39%。

5.0xi0-3+b5.0X10-3

(3)已知反应I的正反应是放热反应，以BL为初始原料,温度升高则平衡逆向移动,XBD减

小,(XBD/XBL)max减小二坪^一的值增大;温度相同时，压强增大,平衡正向移动/BD增

大,(%BD/XBL)max增大，,吁呼减小,即曲线a、b、C中,(%BD/XBL)max最大的是曲线C；由上

述分析可知,(493K,2.5xl()3kPa)对应曲线b,(493K,3.5xl03kPa)对应曲线c,两者所处的

温度相同,与曲线b相比，曲线c所处的压强较大,压强增大反应H、III均逆向移动,XBD增

大,(XBD/XBL)max增大，而压强对反应