化学反应原理综合-2021年高考化学真题模拟试题

(15)化学反应原理综合一一2021年高考化学真题模拟试题专项汇

编

1.【2021年山东卷，20】2一甲氧基一2一甲基丁烷(TAME)常用作汽油原添加剂。在催化剂作用下,

可通过甲醇与烯燃的液相反应制得，体系中同时存在如图反应：

反应I：1+CHQH-U/OAH,

ATAME

回答下列问题:

(1)反应I、II、III以物质的量分数表示的平衡常数K,与温度T变化关系如图所示。据图判断，A

和B中相对稳定的是(用系统命名法命名)；端的数值范围是(填标号)。

(2)为研究上述反应体系的平衡关系，向某反应容器中加入1.0molTAME,控制温度为353K,测

得TAME的平衡转化率为a。已知反应m的平衡常数K,3=9O,则平衡体系中B的物质的量为

mol,反应I的平衡常数K.=o同温同压下，再向该容器中注入惰性溶剂四氢

吠喃稀释，反应I的化学平衡将(填“正向移动”“逆向移动”或“不移动”)

平衡时，A与CHQH物质的量浓度之比c(A)：c(CHQH)=。

(3)为研究反应体系的动力学行为，向盛有四氢吠喃的另一容器中加入一定量A、B和CH3OH。控

制温度为353K,A、B物质的量浓度c随反应时间t的变化如图所示。代表B的变化曲线为_(填“X”

或“Y”)；t=100s时,反应1H的正反应速率匕e逆反应速率5(填或“=)。

S

6

T

O。(100,0.112)

U

V12

US

08曲线X

ID曲线丫

0.00-1-------1-------1-------1-----r-1-------1—►

0100200300400500600

t/s

2.【2021年广东卷，19】我国力争于2030年前做到碳达峰，2060年前实现碳中和。CH4-^CO2M

整是CO2利用的研究热点之一。该重整反应体系主要涉及以下反应：

a)CH4(g)+CO2(g)2CO(g)+2H2(g)AW,

b)CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g)AW2

c)CH4(g)^C(s)+2H2(g)AW3

d)28(g).CO?(g)+C(s)AW4

e)CO(g)+H2(g)H2O(g)+C(s)AW5

(1)根据盖斯定律，反应a的尸(写出一个代数式即可)。

(2)上述反应体系在一定条件下建立平衡后，下列说法正确的有o

A.增大CO?与CH&的浓度，反应a、b、c的正反应速率都增加

B.移去部分C(s),反应c、d、e的平衡均向右移动

C.加入反应a的催化剂，可提高CH4的平衡转化率

D.降低反应温度，反应a'e的正、逆反应速率都减小

(3)一定条件下，CH」分解形成碳的反应历程如图所示。该历程分一步进行，其中,

第步的正反应活化能最大。

(4)设KJ,为相对压力平衡常数，其表达式写法：在浓度平衡常数表达式中，用相对分压代替浓度。

气体的相对分压等于其分压(单位为kPa)除以死(Fo=lOOkPa)。反应a、c、e的In《随半(温

度的倒数)的变化如图所示。

107K7

①反应a、c、e中，属于吸热反应的有(填字母)。

r

②反应c的相对压力平衡常数表达式为KP=

③在图8中A点对应温度下、原料组成为〃(CC)2):〃(CH4)=l:l、初始总压为lOOkPa的恒容密闭

容器中进行反应，体系达到平衡时H2的分压为40kPa,计算CH4的平衡转化率，写出计算过程。

(5)C02用途广泛，写出基于其物理性质的一种用途：一。

3.【2021年浙江卷，29】含硫化合物是实验室和工业上的常用化学品。

请回答：

(1)实验室可用铜与浓硫酸反应制备少量SO?：

Cu(s)+2H,SO4(1)=CUSO4(S)+SO2(g)+2H2O(1)A7¥=-11.9kJ-mof

判断该反应的自发性并说明理由。

(2)已知2so2(g)+C>2(g)02so3(g)AW=-198kJmor1

850K时，在一恒容密闭反应器中充入一定量的SO?和当反应达到平衡后测得SO?、O?和SO3

的浓度分别为6.0xl0-3mol-匚1、8.0xl（T3moi.广和4.4xl0-2mol-U'«

①该温度下反应的平衡常数为。②平衡时SO2的转化率为o

（3）工业上主要采用接触法由含硫矿石制备硫酸。

①下列说法正确的是。

A.须采用高温高压的反应条件使SO2氧化为SO,

B.进入接触室之前的气流无需净化处理

C.通入过量的空气可以提高含硫矿石和SO?的转化率

D.在吸收塔中宜采用水或稀硫酸吸收SO3以提高吸收速率

②接触室结构如图1所示，其中广4表示催化剂层。图2所示进程中表示热交换过程的是

A.4fb、B.b、—>%C.—b2D.b2—>%E.qf4F.么G.4->b4

③对于放热的可逆反应，某一给定转化率下，最大反应速率对应的温度称为最适宜温度。在图3中

画出反应2so2（g）+O?（g）U2so3（g）的转化率与最适宜温度（曲线1）、平衡转化率与温度（曲线

II）的关系曲线示意图（标明曲线I、n）。

ait--

第29直图3

（4）一定条件下，在NazS-HzSOa-H?。?溶液体系中，检测得到pH一时间振荡曲线如图4,同时

观察到体系由澄清一浑浊一澄清的周期性变化。可用一组离子方程式表示每一个周期内的反应进

程，请补充其中的2个离子方程式。

2++

I.S-+H=HSII.®；III.HS-+H2O2+H=S+2H,O；

M②.

4.(2021年全国甲卷，10】二氧化碳催化加氢制甲醇，有利于减少温室气体二氧化碳。回答下列

问题：

(1)二氧化碳加氢制甲醇的总反应可表示为：CO2(g)+3H2(g)=CH,OH(g)+H2O(g)

该反应一般认为通过如下步骤来实现：

①CO2(g)+H2(g)=CO(g)+H2O(g)AW,=+41kJ-mor'

②CO(g)+2H2(g)=CH,OH(g)A也=-90kJ-mol

总反应的AW=kJmor':若反应①为慢反应，下列示意图中能体现上述反应能量变化的是

(填标号)，判断的理由是______。

unrtMC.D.

Hnnn

(2)合成总反应在起始物n(Hj/n(COj=3时，在不同条件下达到平衡，设体系中甲醇的物质的

量分数为x(CHQH),,在t=250℃下的x(CHQH)~p、在p=5xl()5pa下的x(CHQH)~t如图所

示。

0三

x

9

.

①用各物质的平衡分压表示总反应的平衡常数，表达式K广—；

②图中对应等压过程的曲线是一，判断的理由是______;

③当x(CHQH)=O.10时，CO?的平衡转化率a=_，反应条件可能或，

5.[2021年湖南卷，16】氨气中氢含量高，是一种优良的小分子储氢载体，且安全、易储运，可

通过下面两种方法由氨气得到氢气。

方法I.氨热分解法制氢气

相关化学健的键能数据

化学键N三NH-HN-H

键能E/(kJmoL)946436.0390.8

在一定温度下，利用催化剂将N&分解为N?和H?。回答下列问题：

(1)反应ZNH3(g)BN?(g)+3凡(g)\H=kJ-mol-1；

(2)已知该反应的AS=198.9J-mor1-K,在下列哪些温度下反应能自发进行？(填标号)；

A.25℃

B.125℃

C.225℃

D.325℃

(3)某兴趣小组对该反应进行了实验探究。在一定温度和催化剂的条件下，将O.lmolNH?通入3L

的密闭容器中进行反应(此时容器内总压为200kPa),各物质的分压随时间的变化曲线如图所示。

①若保持容器体积不变，乙时反应达到平衡，用H,的浓度变化表示OF时间内的反应速率

v(H,)=_______mol-L」.min」(用含乙的代数式表示)；

②〃时将容器体积迅速缩小至原来的一半并保持不变，图中能正确表示压缩后N2分压变化趋势的

曲线是(用图中a、b、c、d表示)，理由是；

③在该温度下，反应的标准平衡常数K°=»

(已知：分压=总压X该组分物质的量分数，对于反应

#(g)+eE(g)=gG(g)+6H(g)小。J,其中p@=100kPa,总、与、与、弓为各组分

⑸・阂

的平衡分压)。

方法n.氨电解法制氢气

利用电解原理，将氨转化为高纯氢气，其装置如图所示。

阴

离

子

交

换

犯

(4)电解过程中OH-的移动方向为(填“从左往右”或“从右往左”)；

(5)阳极的电极反应式为_______o

6.12021年河北卷，16］当今，世界多国相继规划了碳达峰、碳中和的时间节点，因此，研发二

氧化碳利用技术，降低空气中二氧化碳含量成为研究热点。

(1)大气中的二氧化碳主要来自于煤、石油及其他含碳化合物的燃烧，已知25℃时，相关物质

的燃烧热数据如表所示：

物质C(石墨,s)

H2(g)C6H6⑴

燃烧热VH(kJgno「)-285.8-393.5-3267.5

则25°C时Hz(g)与C(石墨，s)生成C6H6。)的热化学方程式为。

(2)雨水中含有来自大气的CO2，溶于水中的CO2进一步和水反应，发生电离：

①82(g)峰为CO2(aq)；

②CO2(aq)+H2。⑴峰？H+(aq)+HCO式叫)

25°C时，反应②的平衡常数为K?。

溶液中CO?的浓度与其在空气中的分压成正比(分压=总压X物质的量分数)，比例系数为

)，mol/(L水Pa),当大气压强为pkPa,大气中CC)2(g)的物质的量分数为x时，溶液中H*浓度为

mol/L(写出表达式，考虑水的电离，忽略HCO占的电离)。

(3)105℃时，将足量的某碳酸氢盐(MHCO3)固体置于真空恒容容器中，存在如下平衡：

2MHCO3(S)M,CO3(S)+H2O(g)+CO,(g)

上述反应达平衡时体系的总压为46kPa。保持温度不变，开始在体系中先通入一定量的CC»2（g）,

再加入足量MHCC）3（S），欲使平衡时体系中水蒸气的分压小于5kPa,CO2（g）的初始压强应该大于

kPa。

（4）我国科学家研究Li-CO2电池，取得了重大科研成果。回答下列问题：

①Li-Co2电池中，Li为单质锂片，则该电池中的CO?在_____________（填“正”或“负”）极

发生电化学反应，研究表明，该电池反应产物为碳酸锂和单质碳，且CO2还原后与锂离子结合形成

碳酸锂按以下4步骤进行，写出步骤【II的离子方程式：

-

I.2CO2+2e=C2O^；

-

II.c2ot=co2+co?；

III.；

IV.CO>+2Li+—Li2cO3

②研究表明，在电解质水溶液中，CO2气体可被电化学还原。

I.CC）2在碱性介质中电还原为正丙醇（CH3cH2cH2（DH）的电极反应方程式为。

H.在电解质水溶液中，三种不同催化剂（a、b、c）上CO?电还原为CO的反应进程中（H+电还原

为H2的反应可同时发生），相对能量变化如图。由此判断，CO2电还原为CO从易到难的顺序为

（用a、b、c字母排序）。

反应历程

(a)COjllil:除为CO

（b）H也还快H?

7.【2021年全国乙卷，10】一氯化碘（IC1）是一种卤素互化物，具有强氧化性，可与金属直接反

应，也可用作有机合成中的碘化剂。回答下列问题：

（1）历史上海藻提碘中得到一种红棕色液体，由于性质相似，Liebig误认为是IC1,从而错过了

一种新元素的发现，该元素是。

（2）氯伯酸钢（BaPtC%）固体加热时部分分解为Bad?、Pt和,376.8℃时平衡常数

42

/Cp=l.（）xl（）Pa,在一硬质玻璃烧瓶中加入过量BaPtCk，抽真空后，通过一支管通入碘蒸气（然

后将支管封闭）。在376.8℃,碘蒸气初始压强为20.OkPao376.8℃平衡时，测得烧瓶中压强为

32.5kPa,贝ijpg=kPa,反应21cl（g）=5（g）+k（g）的平衡常数K=（列出计算

式即可）。

（3）McMorris测定和计算了在136T80C范围内下列反应的平衡常数勺：

2NO(g)+2ICl(g)U2NOCl(g)+I2(g)。

2NOCl(g)^2NO(g)+Cl2(g)%

得到lgK,“~J和1gKp2-1均为线性关系，如下图所示:

①由图可知，N0C1分解为N0和Cl?反应的AW0（填“大于”或“小于”）.

②反应2ICl（g尸。2但）+12但）的长=（用品|、Kp2表示）：该反应的―0

（填“大于”或“小于”）,写出推理过程

（4）Kistiakowsky曾研究了NOC1光化学分解反应，在一定频率“）光的照射下机理为:

NOC1+痴fNOC1*

NOC1+NOC1*f2NO+Cl2

其中表示一个光子能量，NOC1*表示NOC1的激发态。可知，分解Imol的NOC1需要吸收

mol的光子。

8.[2021年河北4月模拟，16】CH«是一种具有强温室效应的分子，将其先转化为合成气(CO/H?)

再合成液态链烧或芳香煌是实现碳中和的重要途径，以合成气为原料合成液态烧的工艺过程叫做费

托合成属于煤的间接液化技术。请回答下列问题：

(1)已知H?、C0和C10H22(正癸烷，1)的燃烧热依次是285.8kJ-mo「、283kJ-mo「、

6730.6kJmor'，则反应21H2(g)+lOCO(g)=。%2(正癸烷，1)+10%0(1)的反应热

A//=kJ-mol_1o

(2)甲烷转化为合成气主要是在催化剂的作用下发生如下反应：

CH4(g)+H2O(g)UCO(g)+3H2(g)△”>0反应I

CO(g)+H2O(g)uCO2(g)+H2(g)AW<0反应II

①向一定温度下的2L刚性容器中充入Imol甲烷和3mol水蒸气，5min后体系达平衡状态，此时容

器中含有0.4molCO和0.3molCO2,则5min内反应I的平均速率WCHj=mol/(L-min),

该温度下反应H的平衡常数K=。

②在起始投料比一定的刚性容器中，温度对CH,平衡转化率、C0选择性、CO?选择性的影响如图1

所示，其中表示CO?选择性的曲线是(填““”"6”或“c”)。若其他条件一定，

向原料气中加入惰性稀释气体并保持总压强不变，测得CO的平衡百分含量增大(如图2),原因

是«

K忏剂含

图I图2

CH,CHO

(3)苯乙醛()是一种常用的香精原料，传统的利用芳香烧生产苯乙醛的方法产率较

低。以10%的稀硫酸为电解液，利用惰性电极电解氧化环辛四烯()可直接得到苯乙醛且产率

较高，该方法的阴极反应式为一，每消耗Imo环辛四烯，理论上转移电子的物质的量

为。忽略温度变化，电解一段时间后，电解液的pH

(填“增大”“减小”或“不变”)。

9.【2021年山东省济宁市第二次模拟，17】氮氧化物(NOJ是一类特殊的污染物，它本身会对生态

系统和人体健康造成危害，必须进行治理或综合利用。

(1)一种以沸石笼作为载体对氮氧化物进行催化还原的原理如图1所示，A在沸石笼内转化为B、C、

D等中间体的过程如图2所示。

N2+2HJO

»Cu(NH成NO

N0+2NH3+NH；/¥

翁磅,k

/N,+HICHNH：

b120/27COufNH+j)；

反应访程

图1图2

①由A到B的变化过程可表示为o

②已知：4NH3(g)+5O2(g)^4NO(g)+6H2O(g)AH,=-907.28kJmor

1

4NH3(g)+3。2(g)U2N?(g)+6H2O(g)AH2=-1269.02kJmol

则图］脱除NO的总反应的热化学方程式为o

③关于该催化剂的说法正确的是(填标号)。

A,能加快反应速率，并且改变反应的焰变

B.能增大NH,还原NO,反应的平衡常数

C.具有选择性，能降低特定反应的活化能

(2)在温度500K时，向盛有食盐的恒容密闭容器中加入NO,、NO和Cl2,发生如下两个反应:

1.2NO2(g)+NaCl(s)=NaNO：(s)+ClNO(g)AW,

1.2NO(g)+Cl2(g)=2ClNO(g)AW2

①关于恒温恒容密闭容器中进行的反应I和II的下列说法中，正确的是(填标号)。

a.△■和△也不再变化，说明反应达到平衡状态标志

b.反应体系中混合气体的颜色保持不变，说明反应I达到平衡状态

c.同等条件下，反应I的速率远远大于反应II,说明反应I的活化能小，△HKZXHz

d.达平衡后，向反应体系中再通入一定量ClNO(g),NO?(g)和NO(g)的百分含量均减小

②若向2L恒容密闭容器中加入0.2molNO和0.1molCl?发生反应口，起始总压为p。10分钟

后达到平衡，用CINO(g)表示平均反应速率v平(C1N0)=0.008mol-L'.min1,则NO的平衡转化率

a=,该反应的平衡常数K,=(以分压表示，分压=总压X物质的量分数)。

③假设反应的速率方程为：v=k(3—1尸'•(l-na'),式中：k为反应速率常数，随温度t升高

a'

而增大；a为NO平衡转化率，广为某时刻NO转化率，n为常数。在a'=0.8时，将一系列温度

下的k、a值代入上述速率方程，得到v〜t曲线如图所示。曲线上v最大值所对应温度称为该a>

下反应的最适宜温度九，“时，v逐渐提高；“后，v逐渐下降。原因是。

300350400450500t/C

10.【2021年天津市十二区县毕业班联考模拟(一)，16】研究氮和碳的化合物对工业生产和防治

污染有重要意义，回答下列问题：

⑴利用NH,的还原性可以消除氮氧化物的污染，其中除去NO的主要反应如下：

4NH,(g)+6NO(g)^5N2(g)+6H2O(l)AH<0。某研究小组将2moiNH,、3moiNO和一定量的02充

入2Z/密闭容器中，在Ag?O催化剂表面发生上述反应，NO的转化率随温度变化的情况如图所示:

(580.58)

求

3

a60

正50

40

君30

20

£*竺10

一2)

5

N

4

3OO600700

祖度/K

①温度从420K升高到580K用时4min,则此时段内NO的平均反应速率。(NO)=；

②在有氧条件下，温度580K之后NO生成N2的转化率降低的原因可能是。

⑵研究表明，氮氧化物(NO、)和二氧化硫都与大气中雾霾的形成有关。己知：

1

NO2(g)+SO2(g)SO3(g)+NO(g)AH=-QkJ.mol,一定温度下，向2L恒容密闭容器中充入NO?

和SO?各Imol,5min达到平衡，此时容器中NO?和NO的浓度之比为1：3,则NO?的平衡转化

率是;若在该温度下，向2L恒容密闭容器中充入2moiSOKg）、2molNO,则达平衡时吸收

的热量=_____kJ«

（3）研究人员开发了一种新型的硼、氮共掺杂的多孔石墨烯材料作为正极催化剂的锂-二氧化碳二次

电池，实现了碳酸锂在电池中的高度可逆分解其装置示意图如图所示。

硼、氤共掺杂的

多孔石墨烯

放电时，正极反应式为

⑷碑（心）是第四周期VA族元素，其化合物，有着广泛的用途。298K时，将

20mL3xmol-L-'Na3AsO3,20mL3xmol•口匕和20mLNaOH溶液混合，发生反应：

AsO：(aq)+"aq)+2OH-UAsOj(aq)+2I(aq)+H2O(l)o溶液中c(AsO；)与反应时间⑴的关系如图

2所示。

G

J

・

u©

ki

j_

so

hy

①4时V逆）t„时V（逆），（填“大于”“小于”或“等于”）

②若平衡时溶液的pH=14,则该反应的平衡常数K为。（用X、y表示）

11.【2021年广州市高三普通高中毕业班综合测试（二），191CO2加氢制CH30H是CO2资源化利

用的重要途径，该过程存在如下两个反应：

反应ICO2（g）+3H2（g）^CH3OH（g）+H2O（g）AW,

反应IICO2(g)+H2(g)^CO(g)+H2O(g)AW2

回答下列问题:

(1)根据图(a),bH\=kJ.mor1，NH产

5o

2CO(g)-H2O(g)+2H2(g)

<£___________________________

4o

41.2kJ-mol13o

——-----------------90.6

2o

CO2(g)-3H2(g)

1O

CH3OH(g)-H2O(g)

0

35O

450500550600

反应历程温度，K

图(a)图(b)

(2)在4.0MPa压强下，按〃(％)：”(CO?)=3：1把两种气体通入恒压反应器中，CO2的平

衡转化率及CH30H的平衡产率随温度变化关系如图(b)。

己知:CHQH谢产率

①525~575K时，使COZ平衡转化率随温度升高而增大的反应为(填“反应I”或“反应

II”)。

②475K时，平衡体系中”(C^OH)：〃(CO)=,反应I的平衡常数Kp=

(MPa)”(列出计算式).

⑶为同时提高CO2的平衡转化率和CH30H的平衡产率，除降低温度外，还可采取的措施是

(写一条)。

⑷利用M催化CO2加氢制CH30H的反应历程如下，其中吸附在催化剂表面的物种用*表示，Ea表

示活化能，单位为eV。

①CH3O*转化为CH30H的化学方程式为.

②下列说法正确的是(填标号)。

A.”与2H*能量差为0.60eV

B.第ii步有0—0键断裂

C.第iii步反应速率最慢

D.加入催化剂M不影响CH30H的平衡产率

12.【2021年四川省成都市高新区第四次阶段质量检测，10】含氮化合物对环境、生产和人类生命

活动等具有很大的影响。请按要求回答下列问题：

1.利用某分子筛作催化剂,NL可脱除工厂废气中的NO、N02,反应机理如下图所示。A包含物质为H20

和_______(填化学式)。

2.已知:4NHs(g)+6N0(g)=5N2(g)+6HQ(g)AH,=-akj/mol

4NH3(g)+502(g)=4N0(g)+6H20(g)AH2=-bkj/mol

也0(1)=112。(g)AH3=+Ckj/mol

贝U反应4NH3(g)+302(g)=2N2(g)+6H2()(D的AH=kJ•mol'°

3.工业上利用氨气生产氢氟酸(HCN的反应为:CH“(g)+NH3(g)=^HCN(g)+3H2(g)AH>0

①其他条件一定,达到平衡时加3转化率随外界条件X变化的关系如图甲所示。则X可以是(填

字母序号)

a.温度b.压强c.催化剂出少”?

n(CH4)

②在一定温度下，向2L密闭容器中加入nmolCH」和2molNFh,平衡时NM体积分数随n变化的关系

如图乙所示。a点时,CHi的转化率为笳平衡常数:K(a)K(b)(填，'或)。

4.肌肉中的肌红蛋白(Mb)与结合生成MbOz,其反应原理可表示为：Mb(ag)+0z(g);==Mb02(aq),

该反应的平衡常数可表示为心焉制T在37℃条件下达到平衡时,测得肌红蛋白的结合

度⑸与P@）的关系如图丙所示小卷舞湍儿。。％］。研究表明正反应速率V正4

正•c（Mb）-P（OJ,逆反应速率v逆=k逆•c（MbOj（其中k和k逆分别表示正反应和逆反应的速率

常数）。

0.0018X003.00400

100.08。

2。

B0.0•0.0

70.070.0

40060.0

900M.0

40040.0

90.0>0.0

20。20.0

10.010.0

0.00.0

0.001.003.003.84-004.00

图丙p(OAPa

①试写出平衡常数K与速率常数k,E、k逆之间的关系式为K=（用含有k正、k逆的式子表

示）。

②试求出图丙中c点时，上述反应的平衡常数K=_kPa'o已知k逆=60s\则速率常数k纪

=s_1,kPa'o

13.（2021年山东省济南市长清第一中学期末全真模拟（一），19】氢能源是公认的环境友好型二

次能源，对其开发和利用是科研领域研究的热点。

回答下列问题：

（1）甲烷与水蒸气的催化反应可制备凡和CO（合成气）o

己知：l.CO2（g）+4H2（g）=CH4（g）+2H2O（g）AH=—165kJ/mol；

II,CO2（g）+H2（g）^CO（g）+H2O（g）AH=+41kJ/mol«

①制备合成气反应的热化学方程式为O

②制备合成气时，会因副反应CO（g）+2H2（g）UCHQH（g）AH<0而使合成气产率降低。有利于

降低副反应的反应条件为（任写一点）；有利于提高制备合成气反应选择性的关键因素为

_____O

③一定温度下，向5L恒容密闭容器中充入imolCOz和OSmolH?，只发生反应U。lOmin达到平衡

时测得CO的体积分数为20%。则0—lOmin内，用CO2浓度变化表示的平均反应速率

v（CO2）=;下列事实能说明该反应达到平衡状态的是—（填选项字母）。

A混合气体密度不再改变Bi混合气体的平均相对分子质量不再改变

C容器内气体压强不再改变D：断裂ImolH-H键同时断裂2moiH-O键

(2)部分合金可用于氢能源的存储。一定温度下，某储氢合金(M)的储氢效率(固相中氢原子与

金属原子的数目之比)与温度(T)和氢气的平衡压强(p)的关系如图所示。在0A段，氢溶解于M中

形成固溶体MH，；在AB段，发生氢化反应的化学方程式为zMH、(s)+H2(g)UzMH,(s)。

储氢效率

①工时，该反应的平衡常数Kp=^(用含小的代数式表示，K,为用分压表示的平衡常数

)。

②AH(填“>”“<”或“二")0。

③当反应处于图中a点时，保持温度不变，向恒容体系中通入少量氢气，达到平衡后反应可能处于

图中的点(填"b""C"或"d")o

(3)氢能源在电化学领域的一种存储和应用的原理为MH+NiOOHW^Ni(OH)2+M，充电

时的阳极反应式为o

14.【2021年河北省唐山市高三上学期第一次摸底考试，17】合成氨是人工固氮比较成熟的技术，

在工业上有重要的用途。

(1)已知化学键的键能如下表，则Nz(g)+3H2(g)U2NL(g)AW=。

化学键H-HN三NN-HN-N

键能」)

(kJnol435.9946.5391.1192.8

⑵恒温条件下，在体积固定的容器中发生合成氨的反应，下列叙述表明反应已达平衡状态的

是o

①体系压强保持不变

②c(Nz)：C(H2)：C(N&)=1：3：2

③每消耗1mol岫，有6molN-H键发生断裂④混合气体的密度保持不变

⑤混合气体的平均摩尔质量保持不变⑥丫击(阿3)=0

(3)合成氨反应的平衡常数与温度的对应关系如下表：

温度(℃)25400450

平衡常数5x1(/0.5070.152

试解释平衡常数随温度的升高而减小的原因。工业上合成氨一般以a

一铁触媒为催化剂，400〜500C条件下反应，选取该反应温度而非室温或更高温度的原因

是o

(4)在恒温条件下实验室模拟合成氨反应，甲、乙两容器充入相同量的N?与乂后体积相同，甲容器

保持体积不变，乙容器保持压强不变，则反应到达平衡状态时，转化率甲乙(填“>”、“〈”或

“="兀反应达平衡后向甲容器中再充入一定量的N%,则甲容器中出的转化率

(填“增大”、“减小”或“不变”)。

(5)肺(NM)又称联氨可看成是氨气中的氢原子被氨基取代后的产物，常用作火箭的液体燃料。肿燃

料电池的原理如下图所示，则负极发生的电极反应式为。

答案以及解析

1.答案：(1)2-甲基-2-丁烯；D(2)0.9a；」意,产;逆向移动；1:10(3)X；<

0.01a-

2.答案：(1)-或一凶4

(2)AD

(3)4；4

P(H2)Y

(4)①ac；②[1；③？。kPa-16kPax[0^=68%

P(CH4)50kPa

Po

(5)做冷冻剂

解析：本题考查盖斯定律、化学平衡等知识的综合应用。(1)根据题中所给出的热化学方程式和

盖斯定律可知，a=b+c-e=c-d,贝U有反应aAH,=AW2+AW3-AH5=AW3-AW4,

(2)反应a、b、c中CO2与CH』均为反应物，增大反应物浓度，可增加反应a、b、c的正反应速

率，A项正确；C(s)为固体，移去部分C(s),对化学平衡无影响B项错误；催化剂只能改变反

应速率，不影响化学平衡的移动，不能提高CH’的平衡转化率，C项错误；对于所有反应来说降低

反应温度，正、逆反应速率均减小，D项正确。

(3)结合题图1可知，反应过程中能量变化出现了4个峰即吸收了4次活化能，经历了4步反应,

从左往右看4次吸收活化能过程中，第4次对应的峰最高，即第4步正反应的活化能最大。

(4)①对于正反应为吸热的反应来说，升高温度，反应平衡应正向移动，导致K]增大，即吸热反

应的随温度的升高而增大结合题图2可知，反应a、c均为吸热反应。②根据题中所给出的相对

压力平衡常数结合反应c,可表示出c反应的夕彳。

”(CHq)

Po

>(H2)Y

③结合题图2可知，A点对应的反应c的lnK；=0,即K；=U^-=1,代入数据解得，

.(CHJ

Po

"CH4)=16kPa；根据初始总压为lOOkPa,且/i(CO2):/I(CH4)=1:1可知，初始时p(CH4)=50kPa,

故平衡时CH4的转化率=50kPa-16kPaxl00%=68%。

50kPa

(5)固态CO?俗称干冰，干冰可用于人工降雨或制冷，均是基于其物理性质方面的重要应用。

3.答案：(1)不同温度下都能自发，是因为M<0,A5>0

(2)①6.7xl03molT•L②88%

1

(3)①C②BDF③：

+

(4)®HS'+4H2O2=SO^+4H2O4-H

②S+3H2O2=SOj+2H2O+2H*

解析：本题考查熔变、化学平衡和化学反应速率。(1)因该反应是一个焰减、嫡增反应，则在任

何温度下均具有自发性。(2)

(4.4xKT?mo].匚|丫

=6.7xl03mol-1L

①七-3-l2-3-1o

2(SO2)-c(O2)(6.0x10molL)x8.0x10mol-L

②由题给数据可列出三段式：

2SO2(g)+O2(g)=2so3(g)

起始/(mol-L/)5x10-2o

转化/pnol.Ci)4.4xlO-24.4xIO-2

平衡/(moll-16x10-34.4x10-2

平衡时，SO,的转化率为,"Xi。-血。1，।*100%=88%。

5x10-2moi•匚।

(3)①常压下，SOz转化率己经很高，高压对设备的耐压性要求高，A项错误；炉气需要净化，

以防止催化剂中毒，B项错误；通入空气可使平衡向右移动，可提高SO2的转化率C项正确；吸收

SO3采用浓硫酸，D项错误。②热交换在催化剂层进行，不会改变物质的转化率，题图2中表示热

交换过程中的是4一%、3-%、3-*%。③对于反应2sO2(g)+C>2(g)U2so3(g)AH<0,在

温度高于一定值后，总反应速率随温度的升高而下降，根据最适宜温度的概念可知，最适宜温度随

转化率的增大而降低；正反应为放热反应，升高温度平衡逆向移动，反应的平衡转化率降低，即该

反应的平衡转化率随温度的升高而降低。

(4)由题图可知，溶液的pH随时间先增大后减小，反应I消耗H+，溶液的pH增大，反应H生成

H+，使溶液的PH减小，反应m生成沉淀，导致溶液变浑浊，反应II、iv不产生沉淀，因此反应n

+-+

为HS*+4H2O2=SO；-+4H2O+H；反应I\Z^|S+3H2O2=SOj+2H2O+2H(.

4.答案：(1)-49；A；Ad为正值，A凡和M为负值，反应①活化能大于反应②的活化能(2)

①〜益卜p'D；②b；总反应凶<0,升高温度，反应向逆反应方向移动，x(CHQH)减

小；③33.3%；5xlO5Pa.210℃；9xlO5Pa>250℃

解析：本题考查化学原理综合应用涉及反应热、反应速率和平衡的影响因素、平衡常数转化率计算

等。(1)根据盖斯定律可知，总反应的

岫=岫|+M2=+4间-010「+(-90"3「)=-495010「；总反应是放热反应，因此反应物总

能量大于生成物总能量，反应①为慢反应，因此反应①的活化能高于反应②，同时反应①是吸热反

应，反应物总能量小于生成物总能量，反应②是放热反应，反应物总能量大于生成物总能量。综上

所述，A项正确。

K=^(H2O)P(CH3OH)

(2)①根据总反应可知,3。②总反应是放热反应，升温，平衡逆向移动

P-P(H2)P(CO2)

MCH3OH)变小，即对应曲线b,压强与MCH3OH)关系对应曲线«。

③设起始时〃(CO2)=lmol,n(H2)=3mol,n(CH3OH)=x,列出三段式:

CO2(g)+3H2(g)=CH30H(g)+H20(g)

起始/mol1300

变化/molx3xxx

平衡/mol1-x3-3xxx

x1

平衡时x(CHQH)=0.10,•~;----------=0.10,解得x=：mo1,平衡时CO2的转化率

(J-+(]—X)+x+x3

1]

a=£2x100%=33.3%；由题图知，反应条件为5xl()5pa,210℃或gxQPa，250℃。

Imol

5.答案:(1)+90.8

(2)CD

(3)①0.02；②b;容器体积迅速缩小到原