高考化学【二轮之三道题】经典专练8化学反应原理综合考查题四（学生版）

化学反应原理综合考查题四经典专化学反应原理综合考查题四经典专练八一、（一、（2016年高考新课标全国卷Ⅱ）丙烯腈（CH2=CHCN）是一种重要的化工原料，工业上可用“丙烯氨氧化法”生产，主要副产物有丙烯醛（CH2=CHCHO）和乙腈（CH3CN）等。回答下列问题：（1）以丙烯、氨、氧气为原料，在催化剂存在下生成丙烯腈（C3H3N）和副产物丙烯醛（C3H4O）的热化学方程式如下：①C3H6(g)+NH3(g)+3/2O2(g)=C3H3N(g)+3H2O(g)ΔH=﹣515kJ/mol②C3H6(g)+O2(g)=C3H4O(g)+H2O(g)ΔH=﹣353kJ/mol两个反应在热力学上趋势均很大，其原因是________；有利于提高丙烯腈平衡产率的反应条件是________；提高丙烯腈反应选择性的关键因素是________。（2）图（a）为丙烯腈产率与反应温度的关系曲线，最高产率对应温度为460℃。低于460℃时，丙烯腈的产率________（填“是”或者“不是”）对应温度下的平衡产率，判断理由是________；高于460℃时，丙烯腈产率降低的可能原因是________（双选，填标号）。A．催化剂活性降低B．平衡常数变大C．副反应增多D．反应活化能增大（3）丙烯腈和丙烯醛的产率与n(氨)/n(丙烯)的关系如图（b）所示。由图可知，最佳n(氨)/n(丙烯)约为_________，理由是_______________。进料氨、空气、丙烯的理论体积约为________。二、(二、(2017年佛山市第二次模拟)为了有效控制雾霾，各地积极采取措施改善大气质量，研究并有效控制空气中的氮氧化物含量、使用清洁能源显得尤为重要。（1）已知：4NH3(g)＋5O2(g)4NO(g)＋6H2O(g)∆H=﹣905.48kJ·mol1N2(g)＋O2(g)2NO(g)∆H=+180.50kJ·mol1则4NH3(g)＋6NO(g)5N2(g)＋6H2O(g)的∆H=。（2）某化学小组查阅资料知2NO(g)+O2(g)2NO2(g)的反应历程分两步：第一步：2NO(g)N2O2(g)（快）∆H1<0v1正=k1正c2(NO)；v1逆=k1逆c(N2O2)第二步：N2O2(g)＋O2(g)2NO2(g)（慢）∆H2<0v2正=k2正c(N2O2)c(O2)；v2逆=k2逆c2(NO2)①2NO(g)＋O2(g)2NO2(g)的反应速率主要是由_______（填“第一步”或“第二步”）反应决定。②一定温度下，反应2NO(g)＋O2(g)2NO2(g)达到平衡状态，请写出用k1正、k1逆、k2正、k2逆表示的平衡常数表达式K=；升高温度，K值（填“增大”“减小”或“不变”）。（3）利用活性炭涂层排气管处理NOx的反应为：xC(s)＋2NOx(g)N2(g)＋xCO2(g)△H<0；理论上，适当增加汽车排气管（内壁为活性炭涂层）长度______（填“能”或“不能”）使NOx更加有效地转化为无毒尾气而排放，其原因是。（4）一定量的CO2与足量的碳在体积可变的恒压密闭容器中反应：C(s)＋CO2(g)2CO(g)。平衡时，体系中气体体积分数与温度的关系如图所示，则800℃时，反应达平衡时CO2的转化率为________（保留一位小数）。温度/温度/℃体积分数/%COCO2（5）氢气是一种重要的清洁能源，Mg2Cu是一种储氢合金。350℃时，Mg2Cu与H2反应，生成MgCu2和仅含一种金属元素的氢化物（其中氢的质量分数为0.077）。Mg2Cu与H2反应的化学方程式为。三、(三、(2018年洛阳市第三次联考)二甲醚又称甲醚，简称DME，熔点﹣141.5℃，沸点﹣24.9℃，与石油液化气（LPG）相似，被誉为“21世纪的清洁燃料”．制备原理如下：I．由天然气催化制备二甲醚：①2CH4(g)+O2(g)CH3OCH3(g)+H2O(g)△H1II．由合成气制备二甲醚：②CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)△H2=﹣90.7kJ•mol﹣1③2CH3OH(g)CH3OCH3(g)+H2O(g)△H3回答下列问题：（1）若甲烷和二甲醚的燃烧热分别是890.3kJ•mol﹣1、1453.0kJ•mol﹣1；1mol液态水变为气态水要吸收44.0kJ的热量。反应③中的相关的化学键键能数据如表：化学键H﹣HC﹣OH﹣O（水）H﹣O（醇）C﹣HE/(kJ·mol﹣1)436343465453413则△H1=kJ•mol﹣1；△H3=kJ•mol﹣1。（2）反应③的化学平衡常数表达式为。制备原理I中，在恒温、恒容的密闭容器中合成，将气体按n(CH4):n(O2)=2:1混合，能正确反映反应①中CH4的体积分数随温度变化的曲线是。下列能表明反应①达到化学平衡状态的是。a．混合气体的密度不变b．反应容器中二甲醚的百分含量不变c．反应物的反应速率与生成物的反应速率之比等于化学计量数之比d．混合气体的压强不变（3）有人模拟制备原理II，在500K时的2L的密闭容器中充入2molCO和6molH2，8min达到平衡，平衡时CO的转化率为80%，c(CH3OCH3)=0.3mol•L﹣1，用H2表示反应②的速率是；可逆反应③的平衡常数K3=。若在500K时，测得容器中n(CH3OH)=n(CH3OCH3)，此时反应③v(正)v(逆)，说明原因。

答案与解析答案与解析答案与解析一、（一、（2016年高考新课标全国卷Ⅱ）【答案】（1）两个反应均为放热量大的反应降低温度、降低压强催化剂（2）不是该反应为放热反应，平衡产率应随温度升高而降低AC（3）1该比例下丙烯腈产率最高，而副产物丙烯醛产率最低1:7.5:1【解析】（1）因为两个反应均为放热量大的反应，所以热力学趋势大；该反应为气体分子数增大的放热反应，所以降低温度、降低压强有利于提高丙烯腈的平衡产率；提高丙烯腈反应选择性的关键因素是催化剂。（2）因为该反应为放热反应，平衡产率应随温度升高而降低，反应刚开始进行，尚未达到平衡状态，460℃以前是建立平衡的过程，所以低于460℃时，丙烯腈的产率不是对应温度下的平衡产率；高于460℃时。丙烯腈产率降低，A.催化剂在一定温度范围内活性较高，若温度过高，活性降低，正确；B.平衡常数变大，对产率的影响是提高产率才对，错误；C.根据题意，副产物有丙烯腈，副产物增多导致产率下降，正确；D.反应活化能的大小不影响平衡，错误；答案选AC。（3）根据图像可知，当n(氨)/n(丙烯)约为1时，该比例下丙烯腈产率最高，而副产物丙烯醛产率最低；根据化学反应C3H6(g)+NH3(g)+3/2O2(g)=C3H3N(g)+3H2O(g)，氨气、氧气、丙烯按1:1.5:1的体积比加入反应达到最佳状态，而空气中氧气约占20%，所以进料氨、空气、丙烯的理论体积约为1:7.5:1。二、(二、(2017年佛山市第二次模拟)【答案】（1）﹣1807.98kJ·mol1（2）①第二步；②，减小（3）能，增加排气管长度，增大了NOx与活性炭涂层的接触面积，能加快化学反应速率，使反应更充分（4）86.9%（5）2Mg2Cu＋3H2MgCu2＋3MgH2【解析】（1）①4NH3(g)＋5O2(g)4NO(g)＋6H2O(g)，②N2(g)＋O2(g)2NO(g)，①－5②得出4NH3(g)＋6NO(g)5N2(g)＋6H2O(g)△H=(－905.48－180.55)kJ·mol－1=－1807.98kJ·mol－1；（2）①反应慢的决定反应速率；②根据平衡常数的表达式，K=c2(NO2)c2(NO)c(O2)=；正反应是放热反应，升高温度，平衡向逆反应方向移动，即（4）C(s)＋CO2(g)2CO(g)起始：a0变化：x2x平衡：a－x2x，因此有2x/(a－x＋2x)100%=93%，解得a/x=0.93/1.07，即CO2的转化率为86.9%；(5)Mg比铜活泼，因此得到氢化物是氢化镁，根据物质的量之比：(1－0.077)/24：0.077/1≈1：2，化学式为MgH2，反应方程式为：2Mg2Cu＋3H2MgCu2＋3MgH2。三、(三、(2018年洛阳市第三次联考)【答案】（1）﹣283.6；﹣24（2）；b；bd（3）0.2mol/(L•min)；2.25；＞；浓度商Q===1＜2.25，反应正向进行，v(正)＞v(逆)【解析】（1）甲烷燃烧的热化学方程式为：①CH4(g)+2O2(g)═CO2(g)+2H2O(l)△H=﹣890.3kJ/mol；二甲醚燃烧的热化学方程式为：②CH3OCH3(g)+3O2(g)=2CO2(g)+3H2O(l)△H=﹣1453.0kJ•mol﹣1；③H2O(l)=H2O(g)△H=+44.0kJ/mol；对应反应2CH4(g)+O2(g)⇌CH3OCH3(g)+H2O(g)△H1=①2﹣②+③=﹣890.3kJ/mol2+1453.0kJ/mol+44.0kJ/mol=﹣283.6kJ•mol﹣1；反应的焓变=反应物总键能﹣生成物总键能，而反应2CH3OH(g)⇌CH3OCH3(g)+H2O(g)△H3=2(3413kJ/mol+343kJ/mol+453kJ/mol)﹣6413kJ/mol﹣2343kJ/mol﹣2465kJ/mol=﹣24kJ/mol；故答案为：﹣283.6；﹣24；（2）该反应的化学平衡常数表达式为K=；升温，反应①2CH4(g)+O2(g)CH3OCH3(g)+H2O(g)△H1=﹣283.6kJ•mol﹣1，向逆反应方向移动，能正确反映反应①中CH4的体积分数随温度变化的曲线是b；表明反应①2CH4(g)+O2(g)CH3OCH3(g)+H2O(g)达到化学平衡状态的a．混合气体的密度始终不变，故a错误；b．反应容器中二甲醚的百分含量不变，表明达到平衡，故b正确；c．反应物的反应速率与生成物的反应速率之比始终等于化学计量数之比；故c错误；d．混合气体的压强不变，表明达到平衡，故d正确．故答案为：；b；bd；（3）CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)起始量（mol/L）130转化量（mol/L）0.81.60.8平衡量（mol/L）0.21.40.8v(H2)==0.2mol/(L•min)；2CH3OH(g)CH3OCH3(g)+H2O(g)起始量（mol/L）0.800转化量（mol/L）0.60.30.3平衡量（mol/L）0.20.3