2022年新高考化学时事热点情境化考题-原理综合题（原卷版）

2022年新高考化学时事热点情境化考题原理综合题1．2021年10月27日，以“探索与展望第五次工业革命中时尚产业的方向和绿色共识”为主题的2021气候创新·时尚峰会在柯桥举行。大会倡导绿色、低碳、循环、可持续的发展方式，共同构建新型世界纺织产业命运共同体。（1）已知下列热化学方程式：ⅰ．ⅱ．已知在某种催化剂的作用下，的正反应的活化能Ea(正)为，则该反应逆反应的活化能Ea(逆)为___________kJ/mol。（2）将的混合气体充入反应器中，气体总压强为，平衡时、正(CO2)与温度的关系如图所示。℃时，的物质的量浓度随温度升高而增大的原因是___________。（3）在使用某种催化剂催化CO2加氢合成乙烯的反应时，所得产物含、、等副产物。若在催化剂中添加Na、K、Cu助剂后(助剂也起催化作用)可改变反应的选择性，在其他条件相同时，添加不同助剂，经过相同时间后测得CO2转化率和各产物的物质的量分数如下表。助剂CO2转化率/%各产物在所有产物中的占比/%其他Na42.535.939.624.5K27.275.622.81.6Cu9.880.712.56.8欲提高单位时间内乙烯的产量，在催化剂中添加___________助剂效果最好；加入助剂能提高单位时间内乙烯产量的根本原因是___________。（4）在T℃时，向容积为2L的恒容密闭容器中充入和一定量的发生反应：。达到平衡时，HCHO的分压与起始的关系如图所示：①起始时容器内气体总压强为，若5min时反应到达c点，则___________。②b点时反应的化学平衡常数___________(保留三位有效数字)。③c点时，再加入和，使二者分压均增大，则的转化率___________(填“增大”、“不变”或“减小”)。2．我国的“天宫”空间站的核心舱“天和号”选择了柔性砷化镓(GaAs)薄膜电池来供电，制备GaAs的方法有多种。回答下列问题：（1）Ga与B同主族，但比B原子核外多2个电子层，Ga在周期表中位置是_______。（2）在750℃时，GaCl与和反应可制备GaAs，该反应的化学方程式为_______。（3）将和与盐酸反应制得含一定浓度的和电解质溶液，然后利用电解共沉积法可制备GaAs薄膜，装置如图所示：①制备含的电解质溶液时，温度为50℃，生成过程分两步进行：、_______(用化学方程式表示)。②电解共沉积装置工作时，盐桥中迁移至阳极区的离子是_______；阴极电极反应式为_______。（4）某溶液中含As物种的物质的量分数与pH的关系如图所示：由图可知，的结构式为_______；pH由13到14过程中，主要反应的离子方程式为_______；0.1的溶液中，、、、四种微粒的浓度由大到小的顺序为_______。3．二甲醚(DME)是一种新兴的基本有机化工原料，具有甲基化反应性能，用于生产硫酸二甲酯，还可合成N，N二甲基苯胺、醋酸甲酯、酸酐和乙烯等。工业上常用合成气制备二甲醚，主要原理如下：反应Ⅰ.反应Ⅱ．回答下列问题：（1）①已知：通常状况下，和的燃烧热分别为气态水变成液态放出44kJ的热量，则燃烧热为___________②若有反应Ⅱ活化能Ea(正)为，则该反应的活化能Ea(逆)为___________kJ/mol③反应达平衡后采取下列措施，能提高产率的有___________(填字母代号)。A．升高温度B．增大压强C．加入D．移出E．使用催化剂（2）若反应Ⅰ正反应速率方程为v正=k正c(CO)c2(H2)，逆反应速率方程为v逆=k逆c(CH3OH)，其中k正、k逆分别为正、逆反应的速率常数，图1所示中，若斜线①、②分别表示k正、k逆随温度变化，则___________0(填“＞”、“＜”或“=”)，图中A、B的纵坐标分别为x+0.5、x1.5，则温度T1时化学平衡常数K=___________。（3）在下，将充入2L恒容密闭容器中，发生上述两个反应。若T℃时，10min达到平衡，测得、，则v(CO)=___________，反应I平衡常数Kp=___________(Kp为用气体分压表示的平衡常数，分压=总压×物质的量分数；列计算式)。4．温室气体的利用是当前环境和能源领域的研究热点，合理利用燃料废气中的CO2，也是实现“碳中和”的途径之一、回答下列问题：（1）CO2与CH4重整可以同时利用两种温室气体，过程中涉及如下反应：I．CH4(g)+CO2(g)2CO(g)+2H2(g)ΔH1=+247.41kJ·mol1Ⅱ．CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g)ΔH2Ⅲ．CH4(g)+O2(g)CO(g)+2H2(g)ΔH3=35.6kJ·mol1①已知：O2(g)+H2(g)=H2O(g)ΔH=241.8kJ·mol1，则ΔH2=___________kJ·mol1。②一定条件下，向体积为VL的密闭容器中通入CH4、CO2各1.0mol及少量O2，测得不同温度下反应平衡时各产物产量如图所示，x曲线代表___________(填化学式)产量变化，1100K时，CH4与CO2的转化率分别为95％和90％，反应I的平衡常数K=___________(mol·L1)2(写出计算式，用含a、b、V的代数式表示)。（2）在催化剂作用下CO2和H2合成甲酸涉及以下反应：I．CO2(g)+H2(g)HCOOH(g)ΔH1＜0II．CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g)ΔH2刚性容器中CO2(g)和H2(g)按物质的量1：1投料，平衡时HCOOH和CO的选择性随温度变化如图所示。①曲线a随温度升高而下降的原因是___________，为同时提高CO2的平衡转化率和平衡时HCOOH的选择性，应选择的反应条件为___________(填标号)。A．低温、低压B．高温、高压C．高温、低压D．低温、高压②240℃时，容器内压强随温度的变化如下表：时间/min020406080压强/MPaP00.91P00.85P00.80P00.80P0反应I的速率可表示为v=k·p(CO2)·p(H2)(k为常数)，则反应在60min时v=___________(用含p0、k的式子表示)。5．I.施莱辛格(Schlesinger)等人提出可用NaBH4与水反应制氢气：+2H2O=+4H2↑(反应实质为水电离出来的H+被还原)。研究表明，该反应生成H2的速率受外界条件影响。表格为pH和温度对NaBH4半衰期的影响(半衰期是指反过程中，某物质的浓度降低到初始浓度一半时所需的时间)。体系pH不同温度下NaBH4的半衰期(min)0℃25℃50℃75℃84.32×1006.19×1018.64×1021.22×102104.32×1026.19×1018.64×1001.22×100124.32×1046.19×1038.64×1021.22×102144.32×1066.19×1058.64×1041.22×104（1）已知NaBH4完全与水反应后所得溶液显碱性，用离子方程式表示出溶液显碱性的原因___，溶液中各离子浓度大小关系为___。（2）从表格可知，温度对NaBH4与水反应速率产生怎样的影响?___。（3）反应体系的pH为何会对NaBH4与水反应的反应速率产生影响?___。Ⅱ.肼(N2H4)又称联氨，常温下是一种无色油状液体，沸点为113.5℃。一定时间内，肼和氧气在不同温度和催化剂条件下生成不同产物的情况如图所示：温度较低时主要发生反应①：N2H4+O2N2+2H2O温度较高时主要发生反应②：N2H4+2O22NO+2H2O不考虑其他反应，不考虑催化剂活性受温度影响，完成下列填空：（4）若反应①在250℃时的平衡常数为K1，350℃时的平衡常数为K2，则K1___K2(填“＞”“＜”或“=”)。（5）反应②在1100℃时达到平衡后，下列措施中能使容器中增大的有___(填标号)。A．恒容条件下，充入He气 B．增大容器体积C．恒容条件下，充入N2H4 D．使用更加高效的催化剂（6）若将nmol肼和2nmolO2充入某容积nL的刚性容器中，在800℃和一定压强、合适催化剂的作用下，反应①和②同时达到平衡，实验测得N2的产率为x，NO的产率为y，则该条件下反应②的平衡常数K=___(用x、y的代数式表示，不必化简)。6．“绿水青山就是金山银山”。近年来，绿色发展、生态保护成为中国展示给世界的一张新“名片”。汽车尾气是造成大气污染的重要原因之一，减少氮的氧化物在大气中的排放是环境保护的重要内容之一、请回答下列问题：（1）已知：N2(g)+O2(g)=2NO(g)ΔH1=+180.5kJ·mol1C(s)+O2(g)=CO2(g)ΔH2=393.5kJ·mol12C(s)+O2(g)=2CO(g)ΔH3=221kJ·mol1若某反应的平衡常数表达式为K=，则此反应的热化学方程式为_______。（2）N2O5在一定条件下可发生分解反应：2N2O5(g)⇌4NO2(g)+O2(g)，某温度下向恒容密闭容器中加入一定量N2O5，测得N2O5浓度随时间的变化如表：t/min012345c(N2O5)/(mol·L1)1.000.710.500.350.250.17①反应开始时体系压强为p0，第2min时体系压强为p1，则p1∶p0=_______。2~5min内用NO2表示的该反应的平均反应速率为_______。②一定温度下，在恒容密闭容器中充入一定量N2O5进行该反应，能判断反应已达到化学平衡状态的是_______(填字母)。a.NO2和O2的浓度比保持不变b.容器中压强不再变化c.2正(NO2)=逆(N2O5)d.气体的密度保持不变（3）Kp是用反应体系中气体物质的分压来表示的平衡常数，即将K表达式中平衡浓度用平衡分压代替。已知反应：NO2(g)+CO(g)⇌NO(g)+CO2(g)，该反应中正反应速率正=k正·p(NO2)·p(CO)，逆反应速率逆=k逆·p(NO)·p(CO2)，其中k正、k逆为速率常数，则Kp为_______(用k正、k逆表示)。（4）如图是密闭反应器中按n(N2)∶n(H2)=1∶3投料后，在200℃、400℃、600℃下，合成NH3反应达到平衡时，混合物中NH3的物质的量分数随压强的变化曲线，已知该反应为放热反应。曲线a对应的温度是_______。7．当今，世界多国相继规划了碳达峰、碳中和的时间节点，降低空气中二氧化碳含量成为研究热点。因此，研发二氧化碳的利用技术，将二氧化碳转化为能源是缓解环境和能源问题的方案之一、I.利用二氧化碳催化加氢制甲醇(CH3OH)。CO2和H2在一定条件下合成甲醇。在2L恒容密闭容器中充入总物质的量为6mol的CO2和H2发生反应：，改变氢碳比[]，在不同温度下反应达到平衡状态，测得的实验数据如下表。温度/KCO2转化率/%5006007008001.5453320122.0604328153.083624022（1）下列说法中正确的是___________(填标号)；A．v(CH3OH)=v(CO2)时，反应达到平衡B．增大氢碳比，平衡正向移动，平衡常数增大C．CO2和H2合成甲醇为放热反应D．当混合气体密度不变时，达到平衡（2）在700K、氢碳比为3.0的条件下，若5min时反应达到平衡状态，则0~5min内用H2表示的平均反应速率为___________；（3）该反应一般认为通过如下步骤来实现：①②总反应的___________；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)。

II.二氧化碳催化加氢合成乙烯的原理为。原料初始组成，体系压强恒定为0.1MPa，不同温度下反应达到平衡时，四种组分的物质的量分数x随温度T的变化如图所示。

（4）图中曲线a代表四种物质中的_______(填化学式)；（5）利用A点数据，计算630K时反应的平衡常数Kp=______(列出计算式即可。以分压表示，分压=总压×物质的量分数)。III.电解法转化CO2可实现CO2的资源化利用。（6）电解CO2制的原理示意图如下所示，反应时阴极电极反应式为___________。8．工业硅是我国有色金属行业的重要组成部分，其细分产品主要分为单晶硅、多晶硅、有机硅和合金硅，其下游应用已经渗透到国防军工、信息产业、新能源等相关行业中，在我国经济社会发展中具有特殊的地位，是新能源、新材料产业发展不可或缺的重要材料，展现了广阔的应用前景。（1）已知反应a：2C(s)+O2(g)=2CO(g)△H1=221.0kJ•mol1反应b：Si(s)+O2(g)=SiO2(s)△H2=911.0kJ•mol1①写出工业上用过量碳与SiO2(s)制备粗硅的热化学方程式：___，在___(填“高温”或“低温”)下利于该反应进行。②粗硅中主要含有Si、焦炭、SiO2，工业上可以通过如图所示流程制取纯硅：反应II的化学方程式为___。（2）硅烧法制备多晶硅的核心反应是SiHCl3的歧化：2SiHCl3(g)SiH2Cl2(g)+SiCl4(g)△H=QkJ•mol1，在323K和343K时SiHCl3的转化率随时间变化的关系如图所示。已知：温度/K323343400平衡常数0.010.021①该反应的△H___(填“＞”或“＜”)0。②反应速率v正=k正•x2SiHCl3，v逆=k逆•xSiH2Cl2•xSiCl4，k正、k逆分别为正、逆向反应速率常数，x为物质的量分数，M点的=___(填数值)。③400K下，向一容积为2L的恒容容器中通入0.3molSiH2Cl2和0.3molSiCl4发生反应，达到平衡时SiHCl3的浓度为___mol•L1。（3）冷氢化技术是国内多晶硅技术开发的核心。在催化剂作用下，将SiCl4氢化为SiHCl3：起始反应物投料相同，不同温度下在某恒容密闭容器中，发生反应3SiCl4(g)+2H2(g)+Si(s)4SiHCl3(g)△H<0，反应相同时间后测得SiCl4的转化率与温度的关系如图所示。①图中已达到平衡的点是___。②B点的v逆___(填“大于”、“小于”或“等于”)D点的v正。9．科学家研究出一种以天然气为燃料的“燃烧前捕获系统”，其简单流程如图所示(条件及物质未标出)。（1）已知：的燃烧热分别为，则上述流程中第一步反应的_______。（2）工业上可用和制备甲醇，其反应方程式为，某温度下，将和充入容积不变的密闭容器中，发生上述反应，测得不同时刻反应前后的压强关系如下表：时间123456p后p前0.900.850.830.810.800.80①用表示前的平均反应速率_______；②该温度下，的平衡转化率为_______。（3）在下，将和按物质的量之比为通入一体积不变的密闭容器中发生(2)中反应，达到平衡时，测得的平衡转化率为，则该反应条件下的平衡常数为_______(用平衡分压代替平衡浓度计算，分压总压物质的量分数)。（4）经催化加可合成低碳烯：。在时，按投料，如图所示为不同温度下，平衡时四种气态物质的物质的量关系。①该反应的_______0(填“>”或“<”)。②曲线c表示的物质为_______。③为提高的平衡转化率，除改变温度外，还可采取的措施是_______。（5）依据甲醇燃烧的反应原理，设计如图所示的原电池装置。该电池负极的电极反应式为_______。10．我国力争于2030年前做到碳达峰，2060年前实现碳中和。利用反应：CO2(g)+3H2(g)C