2025版高考化学二轮复习课件 主观题突破四

主观题突破四(分值:85分)1234561.(13分)氮及其化合物在工农业生产中有着重要应用,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。Ⅰ.一定条件下,用CH4催化还原可消除NO污染。已知:123456(1)N2和O2完全反应,每生成2.24L(标准状况)NO时,吸收8.9kJ的热量,则CH4(g)+4NO(g)

2N2(g)+CO2(g)+2H2O(g)

ΔH=

kJ·mol-1;一定温度下,往一容积不变的密闭容器中加入适量的CH4和NO,下列条件能判断该反应到达平衡状态的有

(填字母)。

A.混合气体的平均相对分子质量不变B.v消耗(NO)=4v消耗(CO2)C.单位时间里有4nmolC—H断开同时有4nmolO—H断开D.混合气体的压强不变E.混合气体的密度不变-1155.5BC123456(2)将2molNO(g)、1molO2(g)和2molHe(g)通入反应器,在温度T、压强p条件下进行反应②和2NO2(g)

N2O4(g)。平衡时,若O2、NO2与N2O4三者的物质的量相等,则NO转化率为

,反应②平衡常数Kp=

(用含p的代数式表示)。

60%123456Ⅱ.利用如图所示原理去除NO:(3)基态N原子中,电子占据的最高能级为

能级,该能级轨道的形状为

;电解池中阴极反应式为

。

(4)A口每产生224mLO2(体积已换算成标准状况,不考虑O2的溶解),可处理NO的物质的量为

mol。

2p哑铃形

0.02123456解析:(1)N2和O2完全反应,每生成2.24

L(标准状况)NO时n(NO)==0.1

mol,吸收8.9

kJ的热量,则生成2

mol

NO吸收热量Q=8.9

kJ×20=178

kJ,即热化学方程式为③N2(g)+O2(g)═2NO(g)

ΔH=+178

kJ·mol-1,根据盖斯定律,反应①+②-③整理可得CH4(g)+4NO(g)═2N2(g)+CO2(g)+2H2O(g)

ΔH=-1

155.5

kJ·mol-1;反应前后气体质量守恒,物质的量不变,故而平均相对分子质量一直不变,不能作为平衡的标志,A错误。达到平衡时不同物质按计量数成比例,B正确。同理,C正确。整个反应过程气体压强不变,不能作为平衡的标志,D错误。反应前后气体质量守恒,体积不变,故而密度不变,不能作为平衡的标志,E错误。123456123456(4)A口每产生224

mL

O2(体积已换算成标准状况,不考虑O2的溶解)为0.01

mol,NO得到电子生成0价的氮气,根据电子守恒可知,2NO~4e-~O2,则可处理NO的物质的量为0.02

mol。1234562.(13分)(2024·皖豫名校联盟一模)甲醇是重要的化工原料之一,也可用作燃料,利用合成气(主要成分为CO、CO2和H2)可以合成甲醇,涉及的反应如下:123456请回答下列问题:(1)在某催化剂作用下,反应ⅰ的反应历程如图所示(图中数据表示微粒数目以及微粒的相对总能量,*表示吸附在催化剂上):123456①反应ⅰ在

(填“较低”或“较高”)温度下才能自发进行。

②结合反应历程,写出反应ⅰ中生成甲醇的决速步骤的反应方程式:

。

③m=

(计算结果保留两位有效数字,已知1eV=1.6×10-22kJ)。

较低

0.95123456(2)反应ⅰ的Arrhenius经验公式Rlnk=-+C(Ea为活化能,k为速率常数,R和C均为常数,T为温度),实验数据如图中曲线M所示。当改变外界条件时,实验数据如图中曲线N所示,则实验可能改变的外界条件是

。

加入更高效的催化剂

123456图中表示CO2的平衡转化率的曲线是

(填“m”“n”或“p”),简述判断方法:

。

n增大压强,反应ⅱ平衡正向移动,反应ⅲ平衡不移动,则CO2的平衡转化率和CH3OH的选择性均增大,且CO的选择性和CH3OH的选择性之和为100%123456(4)有研究认为,在某催化剂作用下反应ⅱ先后通过反应ⅲ、ⅰ来实现。保持温度T不变,向一恒容密闭容器中充入4molCO2和8molH2,在该催化剂作用下发生反应,经5min达到平衡,测得H2O(g)的物质的量为3mol,起始及达平衡时容器的总压强分别为1.5akPa、akPa,则从开始到平衡用H2分压表示的平均反应速率为

kPa·min-1(用含a的式子表示,下同,分压=总压×物质的量分数);反应ⅱ的压强平衡常数Kp=

(kPa)-2(Kp为用分压代替浓度计算的平衡常数)。

1234561234561234561234561234563.(15分)(2024·湖南卷)丙烯腈(CH2=CHCN)是一种重要的化工原料。工业上以N2为载气,用TiO2作催化剂生产CH2=CHCN的流程如下。123456已知:①进料混合气进入两釜的流量恒定,两釜中反应温度恒定;②反应釜Ⅰ中发生的反应为ⅰ:HOCH2CH2COOC2H5(g)→CH2=CHCOOC2H5(g)+H2O(g)

ΔH1③反应釜Ⅱ中发生的反应为ⅱ:CH2=CHCOOC2H5(g)+NH3(g)→CH2=CHCONH2(g)+C2H5OH(g)

ΔH2ⅲ:CH2=CHCONH2(g)→CH2=CHCN(g)+H2O(g)

ΔH3④在此生产条件下,酯类物质可能发生水解。回答下列问题。(1)总反应HOCH2CH2COOC2H5(g)+NH3(g)→CH2=CHCN(g)+C2H5OH(g)+2H2O(g)

ΔH=

(用含ΔH1、ΔH2和ΔH3的代数式表示)。

ΔH1+ΔH2+ΔH3123456(2)进料混合气中n(HOCH2CH2COOC2H5)∶n(C2H5OH)=1∶2,出料中四种物质(CH2=CHCOOC2H5、CH2=CHCN、C2H5OH、H2O)的流量(单位时间内出料口流出物质的物质的量)随时间变化关系如图。①表示CH2=CHCN的曲线是

(填“a”“b”或“c”)。

②反应釜Ⅰ中加入C2H5OH的作用是

。

③出料中没有检测到CH2=CHCONH2的原因是

。

④反应11h后,a、b、c曲线对应物质的流量逐渐降低的原因是

。

c降低HOCH2CH2COOC2H5的分压,有利于反应ⅰ正向移动,同时增大乙醇的浓度可以使酯的水解程度降低,从而提高CH2=CHCOOC2H5的产率CH2=CHCONH2在反应釜Ⅱ的温度下可彻底分解123456(3)催化剂TiO2再生时会释放CO2,可用氨水吸收获得NH4HCO3。现将一定量的NH4HCO3固体(含0.72g水)置于密闭真空容器中,充入CO2和NH3,其中CO2的分压为100kPa,在27℃下进行干燥。为保证NH4HCO3不分解,NH3的分压应不低于

kPa[已知p(H2O)=2.5×102kPa·mol-1×n(H2O),NH4HCO3分解的平衡常数Kp=4×104(kPa)3]。

(4)以CH2=CHCN为原料,稀硫酸为电解液,Sn作阴极,用电解的方法可制得Sn(CH2CH2CN)4,其阴极反应式为

。

Sn+4CH2=CHCN+4e-+4H+═Sn(CH2CH2CN)4反应时间过长,催化剂中毒活性降低,反应速率减小,故产物减少123456解析:工业上以N2为载气,用TiO2作催化剂,由HOCH2CH2COOC2H5和C2H5OH为进料气体生产CH2=CHCN,在反应釜Ⅰ中发生反应ⅰ:HOCH2CH2COOC2H5(g)→CH2=CHCOOC2H5(g)+H2O(g),加入NH3后,在反应釜Ⅱ中发生反应ⅱ:CH2=CHCOOC2H5(g)+NH3(g)→CH2=CHCONH2(g)+C2H5OH(g),反应ⅲ:CH2=CHCONH2(g)→CH2=CHCN(g)+H2O(g),故产物的混合气体中有CH2=CHCN、C2H5OH、未反应完的CH2=CHCOOC2H5和水。(1)根据盖斯定律,总反应HOCH2CH2COOC2H5(g)+NH3(g)→CH2=CHCN(g)+C2H5OH(g)+2H2O(g)可以由反应ⅰ+反应ⅱ+反应ⅲ得到,故ΔH=ΔH1+ΔH2+ΔH3。123456(2)①根据总反应HOCH2CH2COOC2H5(g)+NH3(g)→CH2=CHCN(g)+C2H5OH(g)+2H2O(g),设进料混合气中n(HOCH2CH2COOC2H5)=1

mol,n(C2H5OH)=2

mol,出料气中CH2=CHCOOC2H5含量很少,则生成CH2=CHCN(g)、C2H5OH(g)的物质的量约为1

mol,生成H2O(g)的物质的量约为2

mol,故出料气中C2H5OH(g)的物质的量共约3

mol,出料气中CH2=CHCN、C2H5OH、H2O的物质的量之比约为1∶3∶2,因此曲线c表示CH2=CHCN的曲线。②已知进料混合气进入两釜的流量恒定,反应釜Ⅰ中发生反应ⅰ是气体体积增大的反应,故加入C2H5OH降低HOCH2CH2COOC2H5的分压有利于反应ⅰ正向移动,同时增大乙醇的浓度可以使酯的水解程度降低从而提高CH2=CHCOOC2H5的产率。123456③丙烯酰胺(CH2=CHCONH2)的分解温度为160~170

℃,出料中没有检测到CH2=CHCONH2的原因是CH2=CHCONH2在反应釜Ⅱ的温度下可彻底分解。④反应11

h后,a、b、c曲线对应物质的流量逐渐降低的原因是反应时间过长,催化剂中毒活性降低,反应速率减小,故产物减少。123456(3)0.72

g水的物质的量为0.04

mol,故p(H2O)=2.5×102

kPa·mol-1×n(H2O)=10

kPa,NH4HCO3分解的化学方程式为NH4HCO3(s)

NH3(g)+CO2(g)+H2O(g),故NH4HCO3分解的平衡常数Kp=p(NH3)·p(CO2)·p(H2O)=4×104(kPa)3,解得p(NH3)=40

kPa,故为保证NH4HCO3不分解,NH3的分压应不低于40

kPa。(4)Sn(CH2CH2CN)4是有机化合物,在水中不电离,以CH2=CHCN为原料,稀硫酸为电解液,Sn作阴极,用电解的方法可制得Sn(CH2CH2CN)4,故阴极的电极反应式为Sn+4CH2=CHCN+4e-+4H+═Sn(CH2CH2CN)4。1234564.(15分)(2024·江苏南京一模)“碳中和”目标如期实现的关键技术之一是CO2的资源化再利用。(1)氨的饱和食盐水捕获CO2是其利用的方法之一,反应原理为:NaCl(aq)+NH3(g)+CO2(g)+H2O(l)═NaHCO3(s)+NH4Cl(aq)。该反应常温下能自发进行的原因是

。

反应ΔH<0123456(2)XO基掺杂Na2CO3形成XO-Na2CO3(X=Mg、Ca、Cd等),能用于捕获CO2,原理如图所示。已知阳离子电荷数越高、半径越小,阴离子越易受其影响而分解。①X=Ca时,再生的化学方程式为

。

②X=Mg相比X=Ca,其优点有

。

Na2Ca(CO3)2CaO-Na2CO3+CO2↑等质量的MgO和CaO相比,MgO吸收的CO2的量多;Ca2+和Mg2+电荷数相等、Mg2+半径小,再生时MgCO3分解温度低,更节能123456(3)催化电解吸收CO2的KOH溶液可将CO2转化为有机物。①

在阴极放电生成CH3COO-的电极反应式为

。

②碱性溶液有利于抑制阴极上副产物的产生,该副产物的化学式为

。

H2123456(4)在催化剂作用下,以CO2和H2为原料合成CH3OH,主要反应为:反应Ⅰ:CO2(g)+3H2(g)═CH3OH(g)+H2O(g)

ΔH1=-49kJ·mol-1反应Ⅱ:CO2(g)+H2(g)═CO(g)+H2O(g)

ΔH2=+41kJ·mol-1保持压强3MPa,将起始n(CO2)∶n(H2)=1∶3的混合气体匀速通过装有催化剂的反应管,测得出口处CO2的转化率和甲醇的选择性

与温度的关系如图1、图2所示。123456①随着温度的升高,CO2转化率增大、但甲醇选择性降低的原因是

。

②假设定义催化剂催化效率×100%,计算340℃时三种催化剂的催化效率之比η(In2O3)∶η(Mg/In2O3)∶η(Mn/In2O3)=______________(写出计算过程)。

随着温度升高,反应Ⅰ和反应Ⅱ速率加快,消耗的CO2增多。反应Ⅰ的ΔH<0,反应Ⅱ的ΔH>0,随着温度升高,反应Ⅰ正向进行程度小,反应Ⅱ正向进行程度大,CO2转化率升高、但CH3OH选择性降低18∶20∶15123456解析:(1)该反应为熵减的反应,该反应常温下能自发进行,反应ΔH<0。(2)①X=Ca时,Na2Ca(CO3)2加热生成CaO-Na2CO3和CO2,再生的化学方程式为Na2Ca(CO3)2

CaO-Na2CO3+CO2↑或Na2Ca(CO3)2CaO+Na2CO3+CO2↑;②已知阳离子电荷数越高、半径越小,阴离子越易受其影响而分解,所以X=Mg相比X=Ca,其优点有等质量的MgO和CaO相比,MgO吸收的CO2的量多;Ca2+和Mg2+电荷数相等、Mg2+半径小,再生时MgCO3分解温度低,更节能。123456(4)①随着温度升高,反应Ⅰ和反应Ⅱ速率加快,消耗的CO2增多。反应Ⅰ的ΔH<0,反应Ⅱ的ΔH>0,随着温度升高,反应Ⅰ正向进行程度小,反应Ⅱ正向进行程度大,CO2转化率升高、但CH3OH选择性降低;②由图可知,340

℃时In2O3、Mg/In2O3、Mn/In2O3的CO2的转化率分别为12%、10%和5%,In2O3、Mg/In2O3、Mn/In2O3甲醇的选择性分别为15%、20%和30%,所以η(In2O3)∶η(Mg/In2O3)∶η(Mn/In2O3)=(12%×15%)∶(10%×20%)∶(5%×30%)=18∶20∶15。1234565.(15分)(2024·全国甲卷)甲烷转化为多碳化合物具有重要意义。一种将甲烷溴化再偶联为丙烯(C3H6)的研究所获得的部分数据如下。回答下列问题:(1)已知如下热化学方程式:CH4(g)+Br2(g)═CH3Br(g)+HBr(g)

ΔH1=-29kJ·mol-13CH3Br(g)═C3H6(g)+3HBr(g)

ΔH2=+20kJ·mol-1计算反应3CH4(g)+3Br2(g)═C3H6(g)+6HBr(g)的ΔH=

kJ·mol-1。-67123456(2)CH4与Br2反应生成CH3Br,部分CH3Br会进一步溴化。将8mmolCH4和8mmolBr2通入密闭容器,平衡时,n(CH4)、n(CH3Br)与温度的关系见下图(假设反应后的含碳物质只有CH4、CH3Br和CH2Br2)。(ⅰ)图中CH3Br的曲线是

(填“a”或“b”)。

(ⅱ)560℃时,CH4的转化率α=

,n(HBr)=

mmol。

(ⅲ)560℃时,反应CH3Br(g)+Br2(g)═CH2Br2(g)+HBr(g)的平衡常数K=

。

a80%7.810.92123456(3)少量I2可提高生成CH3Br的选择性。500℃时,分别在有I2和无I2的条件下,将8mmolCH4和8mmolBr2通入密闭容器,溴代甲烷的物质的量(n)随时间(t)的变化关系见下图。(ⅰ)在11~19s之间,有I2和无I2时CH3Br的生成速率之比

=

。(ⅱ)从图中找出I2提高了CH3Br选择性的证据:

。

3∶25s以后有I2催化的CH2Br2的含量逐渐降低,有I2催化的CH3Br的含量陡然上升123456(ⅲ)研究表明,I2参与反应的可能机理如下:①I2(g)═·I(g)+·I(g)②·I(g)+CH2Br2(g)═IBr(g)+·CH2Br(g)③·CH2Br(g)+HBr(g)═CH3Br(g)+·Br(g)④·Br(g)+CH4(g)═HBr(g)+·CH3(g)⑤·CH3(g)+IBr(g)═CH3Br(g)+·I(g)⑥·I(g)+·I(g)═I2(g)根据上述机理,分析I2提高CH3Br选择性的原因:

。

I2的投入消耗了部分CH2Br2,使得消耗的CH2Br2发生反应生成了CH3Br123456解析:(1)将第一个热化学方程式命名为①,将第二个热化学方程式命名为②。根据盖斯定律,将方程式①乘以3再加上方程式②,即①×3+②,得热化学方程式3CH4(g)+3Br2(g)═C3H6(g)+6HBr(g)的ΔH=-29

kJ·mol-1×3+20

kJ·mol-1=-67

kJ·mol-1。123456123456(ⅱ)从图中可以看出,大约5

s以后有I2催化的CH2Br2的含量逐渐降低,有I2催化的CH3Br的含量陡然上升,因此,可以利用此变化判断I2提高了CH3Br的选择性。(ⅲ)根据反应机理可知,I2的投入消耗了部分CH2Br2,同时也消耗了部分HBr,使得消耗的CH2Br2发生反应生成了CH3Br,提高了CH3Br的选择性。1234566.(14分)(2024·安徽卷)乙烯是一种用途广泛的有机化工原料。由乙烷制乙烯的研究备受关注。回答下列问题:【乙烷制乙烯】(1)C2H6氧化脱氢反应:2C2H6(g)+O2(g)═2C2H4(g)+2H2O(g)

ΔH1=-209.8kJ·mol-1C2H6(g)+CO2(g)═C2H4(g)+H2O(g)+CO(g)

ΔH2=+178.1kJ·mol-1计算:2CO(g)+O2(g)═2CO2(g)

ΔH3=

kJ·mol-1

-566123456(2)C2H6直接脱氢反应为C2H6(g)═C2H4(g)+H2(g)

ΔH4,C2H6的平衡转化率与温度和压强的关系如图所示,则ΔH4

(填“>”“<”或“=”)0。结合图。下列条件中,达到平衡时转化率最接近40%的是

(填字母)。

a.600℃,0.6MPab.700℃,0.7MP