2021届高考化学三轮冲刺：化学反应原理综合题（B）

2021届高考化学三轮冲刺：反应原理综合题(B)

1.钗被称为“现代工业味精”，是发展现代工业、现代国防和现代科学技术不

可缺少的重要材料。常见的铀氧化物为VO、V2O3、VO2、V2O5,低价氧化

钗在空气中易被氧化成高价氧化铀。请回答下列问题：

1

(1)已知:①2V(s)+O2(g)=2VO(s)A/仁825.6kJ-mol

1

②4VO(s)+O2(g)=2V2O3(s)A%=-788.8kJ-mol

1

③V2O3(s)+O2(g)=V2O5(s)A〃3=-334.6kJ-mol

④4V(s)+5O2(g)=2V2O5(s)AH

据上述反应热效应之间的关系，可知A〃4=0

(2评2。5是钗氧化物中最重要的,也是最常用的钗化工制品。工业上制备

V2O5的一个方法是利用V0C13水解，则V0C13中V的化合价为，水解

反应的化学方程式为O

⑶工业上由V2O5冶炼金属铀常用铝热法，该反应的化学方程式为

(4)工业制硫酸常用V2O5作催化剂，已知2SO2(g)+O2(g)-2SO3(g)AH=-

196kJ.mor\500℃时将2molSO2和1molO2装入一容积恒定的10L密闭

容器中，达到平衡时容器中SO3的浓度为0.1mol-L-^

①该温度的平衡常数K=0某温度时，该反应的平衡常数K=50,则该

温度(填或“=")500℃。

②下列措施能使n(SO3)/n(SO2)的值减小的是(填字母)。

A.升温

B.其他条件不变，再充入2moiHe

C.其他条件不变，再充入2molSO2和1molO2

D.不用V2O5作催化剂，改用其他更高效的催化剂

(5)酸性条件下,V2O5和亚硫酸钠发生氧化还原反应生成可溶性的VOSCU,请

写出该反应的离子方程式:0

2.CH4超干重整C02技术可得到富含CO的化工原料。回答下列问题:

（1）CH4超干重整CO2的催化转化如图1所示：

①已知相关反应的能量变化如图2所示，过程I的热化学方程式为

②关于上述过程n的说法不正确的是o（填字母）

a.实现了含碳物质与含氢物质的分离

b.可表示为CO2+H2=H2O（g）+CO

c.CO未参与反应

d.Fe3O4>CaO为催化剂,降低了反应的AH

③其他条件不变,在不同催化剂（I、n、ni）作用下，反应

CH4（g）+CC）2（g）=2CO（g）+2H2（g）进行相同时间后,CH4的转化率随反应温度

的变化如图3所示。a点所代表的状态（填“是”或“不是"）平衡状态;b

点CH4的转化率高于c点,原因是o

里95

娄

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K

s85

x

c

75

700750800850

温度/'C图3

(2)在一刚性密闭容器中,CH4和CO2的分压分别为20kPa、25kPa,力口入Ni/a-

AI2O3催化剂并加热至1123K使其发生反应

CH4(g)+CO2(g)=2CO(g)+2H2(g)0

①研究表明CO的生成速率v(CO)=I.3xl02p(cH4).p(CO2)moLgLs』,某时

刻测得p(CO)=20kPa,则p(CO)2=kPa,v(CO)=mol-g'-s4o

②达到平衡后测得体系压强是起始时的1.8倍,则该反应的平衡常数的计算

式为%=(kPaA。(用各物质的分压代替物质的量浓度计算)

(3)CH4超干重整CO2得到的CO经偶联反应可制得草酸(H2c2O4)。常温下,

向某物质的量浓度的草酸溶液中加入一定物质的量浓度的NaOH溶液，所

得溶液中c(H2c2。4)=，9(万),则此时溶液的pH=-(已知:常温下

H2c2。4的Kai=6xICT?,K%=6x103Jg6-0.8)

3.汽车尾气中含有CO和NOx,减轻其对大气的污染成为科研工作的热点

问题。

回答下列问题：

(1)已知th还原CO合成甲醇的热化学方程式为CO(g)+2H2(g)

-CH3OH(g)△乩,又CO2(g)+3H2(g)=CH3OH(g)+H2O(g)AH2=-

1

49.0kJ-mol,CO(g)+H2O(g)=CO2(g)+H2(g)AH3=-41.1kJ-molk则

kJ-mol1,对应反应自发进行的条件为(填字母)。

A.高温低温C.任何温度

(2)用活化后的V2O5作催化剂，氨气可将NO还原成N2O

①V2O5能改变反应速率是通过改变实现的。

②在1L的刚性密闭容器中分别充入6molNO、6molNH3和适量。2,控制

不同温度，均反应Ein,测得容器中部分含氮气体浓度随温度的变化如图

所示。NO浓度始终增大的原因可能是o700K时，0~tmin内，

体系中氨气的平均反应速率为（用含/的式子表示）。

3004(X)“X)600700

⑶科学家研究出了一种高效催化剂，可以将CO和NO2两者转化为无污染

气体，反应的热化学方程式为:2NO2（g）+4C0（g）=4CO2（g）+N2（g）

AH<0o某温度下，向10L恒容密闭容器中充入0.1molNO2和0.2molCO,

发生上述反应，随着反应的进行，容器内的压强变化如下表所示：

时间

024681012

/min

压强

7573.471.9670.769.768.7568.75

/kPa

在此温度下，反应的平衡常数/=kPa-i（0为以分压表示

的平衡常数）；若保持温度不变，再将CO、CO2气体浓度分别增加一

倍，则平衡（填“右移”“左移”或“不移动”）。

4.2019年10月27日，国际清洁能源会议(ICCE2019)在北京开幕，一碳

化学成为这次会议的重要议程。甲醇、甲醛(HCHO)等一碳化合物在化

工、医药、能源等方面都有广泛的应用。

(1)甲醇脱氢法可制备甲醛(反应体系中各物质均为气态)，反应生成

1molHCHO过程中能量变化如图lo

则反应CO2(g)+2H2(g)=HCHO(g)+H2O(g)AH=kJ-mo『。

(2)氧化剂可处理甲醛污染，结合图2分析春季(水温约为15℃)应急

处理被甲醛污染的水源应选择的试剂(填化学式)。

(3)纳米二氧化钛催化剂可用于工业上合成甲醇：

1

CO(g)+2H2(g).CH30H(g)AH=akJ-moF。

①按理=2投料比将H,与C。充入VL恒容密闭容器中，在一定条件下发

n(CO)

生反应，测定co的平衡转化率与温度、压强的关系如图3所示。则

a=(填“〉”或)0;压强外方P3由小到大的关系是

②在温度为丁。，向某恒容密闭容器中充入凡和CO发生上述反应，起始时

1

c(H2)=c(CO)=2.0mol-L0达到平衡时,CO的转化率为图3中的M点对应的

转化率，则在该温度下，对应的N点的平衡常数为(保留3位有

效数字)。

(4)工业上利用CH,(混有CO和应)与水蒸气在一定条件下制取H”

1

CH4(g)+H2O(g)_CO(g)+3H2(g)AH=+203kJ-moro该反应的逆反应速率表达式

为f=hc(CO>/(H)左为速率常数，在某温度下测得实验数据如表所示：

CO浓度(moLL-)H2浓度(mol-U12)逆反应速率(mobU1-min*1)

0.1q8.0

。2q16.0

0.156.75

由上述数据可得该温度下，Q=，该反应的逆反应速率常数

k=I?•mol3•min-1。

(5)用甲醇可以制备甲胺(CH3NH2),甲胺在水中的电离方式与氨相

似。25℃时，甲胺的电离常数(=9.25x10-7。该温度下，反应

CH3NH2+H+-CHsNH；的平衡常数K=(填数值)。

5.中科院一项最新成果实现了甲烷高效生产乙烯，甲烷在催化作用下脱氢,

在气相中经自由基偶联反应生成乙烯，其反应如下：2cH4(g)=C2H4(g)

+2Hz(g)AH>0

化学键H—HC—HC=Cc—c

E(kJ/mol)abcd

(l).已知相关化学键的键能如上表，甲烷制备乙烯反应的=

(用含a.b.c.d的代数式表示)。

(2)温度时，向1L的恒容反应器中充入2moicH.仅发生上述反应,

反应过程中0〜15minCH4的物质的量随时间变化如图1,测得10-15min时

H2的浓度为1.6mol-L1

□0〜lOmin内CH4表示的反应速率为mol/（L,min）0

□若图1中曲线a、曲线b分别表示在温度Ti时，使用质量相同但表面积

不同的催化剂时，达到平衡过程中〃（CHJ的变化曲线，其中表示催化剂表

面积较大的曲线是（填“a”或"b”）。

□15min时,若改变外界反应条件，导致〃（CHJ发生图中所示变化，则改变的

条件可能是（任答一条即可）。

（3）.实验测得VL/C2（CH4）.V逆=%c2（C2H4）"（%）其中K正、K逆为速率常

数仅与温度有关，口温度时k正与K逆的比值为_（填数值）。若将温度由Ti

升高到T2,则反应速率增大的倍数V正_V逆（选填或“=”）；判断的

理由是

（4）.科研人员设计了甲烷燃料电池并用于电解。如图2所示，电解质是

掺杂了丫2。3与ZrC）2的固体，可在高温下传导

闲*于台换膜

图2

□C极的Pt为—极（选填“阳”或“阴”）o

□该电池工作时负极反应方程式为0

③用该电池电解饱和食盐水，一段时间后收集到标况下气体总体积为

112mL则电解后所得溶液在25°。时pH=—（假设电解前后NaCl溶液的体

积均为500mL）。

6.空气质量评价的主要污染物为PMio、PM2.5、SO2、NO2、O3、CO等物

质。脱硝（除NO0技术和脱硫（除SO2）技术都是环境科学研究的热点，对于

消除环境污染有重要意义。

（1）.已知在催化剂存在的条件下,H2可以将NO还原为N2。图甲是一定

条件下H2还原NO生成N2和Imol水蒸气的能量变化示意图。写出该反

应的热化学方程式:（△“用耳、&、上表示）

（2）.升高温度绝大多数反应的化学反应速率增大，但是

2NO（g）+O2（g）=2NO2（g）的速率却随着温度的升高而减小。某化学小组为

研究该特殊现象的实质原因，查阅资料知2NO（g）+O2（g）=2NO2（g）的反应

历程分两步：

I.2NO（g）=N2O2（g）（快）A"i<0;也正=队正・C2（NO）;也逆=心逆・C（N2O2）

II.N2C）2（g）+C）2（g）^^2NC）2（g）（慢）」“2<0；丫2正=左2正《NzChAclCh）；丫2逆=左2

逆・C2（NO2）

请回答下列问题：

①一定温度下，反应2NO（g）+O2（g）=2NO2（g）达到平衡状态，请写出用ki

正、kl逆、左2正、左2逆表示的平衡常数表达式K=0

②决定2NO（g）+O2（g）=2NO2（g）反应速率的是反应n,反应I的活化能£1

与反应II的活化能Ei的大小关系为Ei（填“>”“〈”或“="）及。根

据速率方程分析,升高温度该反应速率减小的原因是（填序号）。

A.公正增大,。网2。2）增大B.依正减小,。网2。2）减小C.公正增大,。即2。2）减

小D.」正减小,C（N2O2）增大

③由实验数据得到也正〜c（02）的关系可用图乙表示。当X点升高到某一温

度时，反应重新达到平衡，则变为相应的点为（填字母）。

（3）.我国科学家在天然气脱硫研究方面取得了新进展，利用如图装置可发

生反应:H2S+O2=H2O2+S1,已知甲池中发生的反应为

②乙池溶液中发生的反应为。

7.随着氮氧化物对环境及人类活动影响的日趋严重，如何消除大气污染

物中的氮氧化物成为人们关注的主要问题之一。

I.利用NH3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：4NH3（g）+6NO（g）^5N2（g）+6H2O（l）AH<0

(1)写出一种可以提高NO的转化率的方法：0

(2)一定温度下，在恒容密闭容器中按照〃(NHJ"(NO)=2：3充入反应

物，发生上述反应。下列不能判断该反应达到平衡状态的是

A.«(NH3)：n(NO)=2：3B."(NH3)：”的)不变C.容器内压强不变

D.容器内混合气体的密度不变E.lmolN—H键断裂的同时，生成

ImolO—H键

xv

(3)已知该反应速率曝=3C"(NH3).C6(NO),via=^-c(N2).c(H2O)(V

分别是正、逆反应速率常数)，该反应的平衡常数K=七/。,则

x=,y=o

(4)某研究小组将2moiNH3、3moiNO和一定量的O2充入2L密闭容

器中，在Ag2。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：

求

、<

起

脖

宅

苔

O

N

①在5min内，温度从420K升高到580K,此时段内NO的平均反应速

率v(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O

n.用尿素［(NH2)2co］水溶液吸收氮氧化物也是一种可行的方法。NO和

NO2不同配比混合气通入尿素溶液中，总氮还原率与配比关系如图。

(5)用尿素［(NiQco］水溶液吸收体积比为1：1的NO和NO2混合

气，可将N元素转变为对环境无害的气体。写出该反应的化学方程式

(6)随着NO和NO2配比的提高，总氮还原率降低的主要原因是

8.甲硅烷广泛用于电子工业、汽车领域，三氯氢硅(SiHCb)是制备甲硅

烷的重要原料。回答下列问题：

(1)工业上以硅粉和氯化氢气体为原料生产SiHCb时伴随发生的反应

有：

Si(s)+4HCl(g)=SiCl4(g)+2H2(g)\H=-241kJ/mol

SiHCi3(g)+HCi(g)=SiCi4(g)+H2(g)AH=—31kJ/mol

以硅粉和氯化氢气体生产SiHCh的热化学方程式是

(2)工业上可用四氯化硅和氢化铝锂(LiAlH4)制甲硅烷(SiH)反应后

得甲硅烷及两种盐。该反应的化学方程式为O

(3)三氯氢硅歧化也可制得甲硅烷。反应2SiHCl3(g)=SiH2Cl2(g)+SiCl4(g)为

歧化制甲硅烷过程的关键步骤，此反应采用一定量的PA100催化剂，在不

同反应温度下测得SiHCL的转化率随时间的变化关系如图所示。

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