2025届高三化学专项练习：化学反应原理综合题（含解析）

化学反应原理综合题

1.(2023・潮州二模)合成氨反应N2(g)+3H2(g)-2NH3(g)是目前最有效的工业固氮

方法，解决数亿人口生存问题。合成氨的反应历程和能量变化如图所示。请回答下

列问题：

能量过渡态I

N

2(g)+3H2(g)1-90.1\出住

-----------------------------V""""[14^()迎"芟2NH3(g)

*N2+3*H2\-九丁心.「100.0

\500.02*NH3

\307.8

UJ..............................................

_____________________2*N+6*H

反应历程

⑴1molN2分子中7i键数目为NA,合成氨反应的热化学方程式

为_____________________________________________________

O

⑵对总反应速率影响较大的步骤的化学方程式为

(3)在/℃、压强为0.9MPa条件下，向一恒压密闭容器中通入氢氮比为3的混合气

体，体系中气体的含量与时间变化关系如图所示:

z/min

①反应20min达到平衡，试求0~20min内氨气的平均反应速率v(NH3)=

MPa-min』,该反应的KP=（用数字表达式表示）。（Kp为以分压表示的平衡

常数，分压=总压x物质的量分数）

②以下叙述能说明该条件下反应达到平衡状态的o

a.氨气的体积分数保持不变

b.容器中氢氮比保持不变

C.N2和NH3平均反应速率之比为1：2

d.气体密度保持不变

③若起始条件相同，在恒容容器中发生反应,则达到平衡时H2的含量符合图中

点（填或"g”）。

（4）NH3可在Pt—HY催化剂表面消除氮氧化物等大气污染物。

Pt-HY界面|HY载体|Pt-HY界面|

OPt原子IIPt-HY界面||HY载体

研究表明，在Pt—HY催化剂中,Pt表面上形成的NH3以NHt的形式被储存。随后

在HY载体上,NH*与NO和02产生N2,该反应的离子方程式为

（已知该反应的NO和02物质的量之比为1：1）

阴极阳极

Lo.,

N5

、HO

N?/2

离子交换膜质子交换膜

⑸利用催化剂通过电化学反应在室温下合成氨的原理如图所示，该装置中阴极的

电极反应式为

2.以C02为原料制备甲醇、合成气、淀粉等能源物质具有广阔的发展前景。在催

化剂的作用下，氢气还原C02的过程中可同时发生反应①②。

1

①CO2(g)+3H2(g)LCH3OH(g)+H2O(g)AHi=-50kJ-mol

②CO2(g)+H2(g)-CO(g)+H2O(g)

AH2=+41.1kJ-mol-1

(l)CO(g)+2H2(g)-CH30H(g)

AH3=kJ-mol-1o

⑵已知AH-TAS<0时，反应能自发进行反应，反应①的AS=-180J-mo4K』,则反应①

自发进行的温度不超过K(保留一位小数)。

⑶在恒温恒容密闭容器中,充入一定量的C02及H*起始及达到平衡时，容器内各

气体的物质的量及总压强数据如表所示：

起始平衡

n（CO2）/mol0.50.2

n（H2）/mol0.9

H（CH3OH）/mol0m

n（CO）/mol0

n（H2O）/mol00.3

总压/kPap。p

已知po=1.4p,则表中m=；反应①的平衡常数Kp=(kPa产(用含p

的代数式表示),Kp为压强平衡常数,是在化学平衡体系中，用各气体物质的分压替

代浓度计算的平衡常数。

⑷向恒压反应器中通入3molH2和1molCO2,CO2的平衡转化率及CH30H的平

衡产率随温度变化的关系如图所示。已知:CH30H的产率=等舞需|xlOO%。

6()

50

40

30

2()

10

0

350400450500550600

温度/K

图中500K以后,CO2的平衡转化率随温度升高而增大的原因

是______________________________________________

(5)032的综合利用有利于“碳中和”,CO2分子在晶体中的堆积方式如图所示，该晶

体为面心立方最密堆积结构，晶胞边长为apm,则该晶体的密度p=

g/cm3(列出计算式，设NA为阿伏加德罗常数)。

⑹温室气体CO2的用途广泛，请写出一种与其物理性质相关的用

途:

3.(2023・常德一模)氧化氢(HCN)分子被认为是生命起源中重要的中间体之一，主要

应用于电镀业、采矿业等，可制造各种树脂单体。迄今为止，它所产生的与生物相关

联的化合物种类最多。

(l)HCN的合成

氟化氢可用甲烷氨氧化法合成，其热化学反应方程式为:CH4(g)+NH3(g)

隔绝空气

120°〜140°THCN(g)+3H2(g)AH

相关化学键的键能数据如下表:

化学键c-HN-HC=NH-H

E(kJ/mol)414393891436.4

上述反应的AH为o

⑵HCN的性质

已知25c时有关弱电解质的电离平衡常数如下表:

弱电解质化学式电离平衡常数

CHsCOOH1.8x10-5

HCN4.9xl(yi°

K=4.3x10-7

H2CO3

K2=5.6X10-U

HNO27.2x10"

NH3H2O1.8x10-5

①HCN具有酸性,能与氨水发生反应:HCN+NH3H2OLNH*+CN-+H2。,此反应在

常温下的平衡常数K约为；NH4CN溶液呈性。

②已知可发生如下反应：NaCN+HNCh—HCN+NaNO2,NaCN+HF-

HCN+NaF,NaF+HNO2——NaNCh+HF,则HF的电离平衡常数的范围

为:。

③在KCN溶液中通入少量的二氧化碳，其离子反应方程式

为:O

④浓度均为01mol/L的NaCN与HCN的混合溶液中，以下推断正确的

是。

A.混合溶液pH约为9.3

B.2c(H+)=c(CNj+c(HCN)+2c(OHj

C.c(Na+)>c(CN-)>c(HCN)>c(H+)>c(OH-)

(3)HCN和CN的处理

①HCN是一种无色、有毒、易溶于水的气体,易在空气中均匀弥散，并易产生爆炸。

国家重点实验室对密闭空间内的HCN气体进行了消毒研究，研究中米用NH3、

H2O2气雾、NH3-H2O2气雾和水雾分别单独对HCN进行消毒。由图可

知______________________________________________

为最佳消毒试剂。

(

£

&

£

)

、

褪

塔

啾

胆

N

U

H

水雾、NH”、气雾、NHjHq,气雾对

HCN的消毒效果对比

②工业生产中含氧（CN）废水主要来源于选矿、有色金属冶炼等工业，对于含氧废

水都应高度重视并妥善处理，国家关于废水中总氟浓度排放标准为岂）.5mg/L。某工

厂实验室针对不同浓度焦亚硫酸钠（Na2s2。5）处理含氟废水情况展开研究。反应如

下:

S2。/+2CN-+202+H202CN0-+2H++2S0『

如图为氧化后CN-的浓度变化，如果你是工厂研究人员，你认为应选择多大浓度的

Na2s2。5溶液最合理，请回答并说明理

由__________________________________________________

(

V0

4.工8%

&O/

IU工095

)5M

褪

2.健

姆

0出

2L.

g—

,590N

NL0U

。5A

・0.

85

焦亚硫酸钠浓度(g/L)

不同浓度焦亚硫酸钠在氧化后CbT的浓度变化

4.(2023)甚江二模)二氧化碳的捕集和资源化利用是缓解温室效应的重要战略方向。

回答下列问题：

⑴我国在二氧化碳催化加氢合成甲醇上取得了突破性进展，有关反应如下：

1

反应i.CO2(g)+3H2(g)-CH3OH(g)+H2O(g)AH=-49.6kJ-mol-

反应ii,CO2(g)+H2(g)-CO(g)+H2O(g)

A//=+41kJ-mol1

CO(g)和H2(g)合成甲醇的热化学方程式

为______________________________________________

⑵在催化剂M的作用ECO2(g)+H2(g)=CO(g)+H2O(g)的微观反应历程和相对

能量出)如图所示，其中吸附在催化剂表面上的物种用“*”标注。已知:•表示C,.表示

O,。表示Ho

历程I：

E=-0.75eVE=-().lleV

反应甲：CO2(g)——CO(g)+O*

历程n：

Oo

E=-0.11eVE=-0.41eVE=+0.38eV

过渡态口

E=-0.85eV

反应乙:H2（g）+0*~HO*+H*

历程ni：

反应丙:________________________________________________

①历程ni中的反应丙可表示

为。

②决定CO2（g）+H2（g）=CO（g）+H2O（g）的总反应速率的是历程（填

I，，“「或"m”）。

⑶将C02和H2按物质的量之比1：3充入一恒容密闭容器中，同时发生了反应i

和反应ii,测得CO2的平衡转化率随温度、压强变化的情况如图所示。

系

关

压

小

①强

为

②A点、B点的化学反应速率大小：v（A）（填或">"）v（B）。

③温度高于543K时,C02的平衡转化率随温度的升高而增大的原因

是。

④图中M点对应的温度下，已知CO的选择性（生成的CO与转化的CO2的百分比）

为50%,该温度下反应ii的平衡常数为（结果保留3位小数）。

⑷催化CO2加氢合成乙酸在减少碳排放的同时还可以生产重要的化工原料。已知

电离度a=M，Am为一定浓度下电解质的摩尔电导率,人常为无限稀释时溶液的摩尔

Am

电导率,人常=0.040S-m^mol1（T=298K）。某小组实验测得T=298K时,0.01mol-L1

乙酸的Am=0.002S-m2-mor1o

①该条件下测定的乙酸的电离平衡常数K为

________________________________________________（列出计算式，不需化简）。

②在298K时,几种离子的摩尔电导率如表所示。已知:摩尔电导率越大，溶液的导

电性越好。空间站通过电解水实现02的再生，从导电性角度选择，最适宜的电解质

为（填化学式）。

离子种类H+SQ2-cr

摩尔电导率

349.8279.876.34

/(IO4S-m^mor1)

离子种类CH3COOK+Na+

摩尔电导率

50.1873.5250.11

/(10-4S-m2-mol-1)

5.（2023・武汉质检）低碳烯垃是基础有机化工原料，工业上可利用合成气直接或间接

制取。主要反应方程式如下。

间接制取低碳烯蛤CO（g）+2H2（g）=CH30H⑴AHi=-116kJ-moF1

2CH3OH(1)-C2H4(g)+2H2。⑴

AZ/2=-35kJ-mol

直接制取低碳烯蜂：2CO(g)+4H2(g)-C2H4(g)+2H2O(g)AH3

回答下列问题:

(1)已知H2O(g)-H2O⑴AH=-44kTmol",则AH3=kJ/moL

⑵将N2、CO和H2以体积比为1：1：2充入密闭容器中直接制取乙烯,CO的平

衡转化率与温度的关系如图1所示，则pi_______以（填“>”或点的正反

应速率N点的逆反应速率（填“〈”或“=”）。在500K,压强为pi的条件下,

该反应的KP=（列出计算

式）。

a(CO)/%

100

80

60

40

2（）

0300400500600700T/K

图1

⑶已知反应空速是指一定条件下，单位时间单位体积（或质量）催化剂处理的气体

量。在常压、450℃ZH（CO）：〃（H2）为1：2的条件下,利用合成气直接制取乙烯。

反应空速对CO转化率和乙烯选择性［选择性二赢就黑跖X100%］的影响如图2

所示。随着反应空速的增加，乙烯的选择性先升高后降低的原因

是__________________________________________________

口co转化率口乙烯选择性

%7(6

、5

X

4(

会3(

皿

2M(

⑷利用合成气制取低碳烯煌时，需使合成气吸附在催化剂表面的活性位点上。研究

发现催化剂晶体的颗粒越小，催化效果越好，其理由

是__________________________________________________

⑸Ga2O3是工业上利用合成气制低碳烯煌的催化剂，其晶体结构单元如图3所示

（CP-之间紧密堆积,Ga3+位于-形成的空隙中且未画出），其中CP-半径为°nm,晶体

结构单元的高为bnm0已知阿伏加德罗常数的值为NA,则Ga2O3晶体的摩尔体积

Vm=______________________________________m3/molo

化学反应原理综合题

1.(1)2N2(g)+3H2(g)^2NH3(g)A^-92.2kj/mol

(2)2*N+6*H——2*NH3

⑶①0.005②ad③g

0.2x0.6°

++-

(4)4NH尸2N0+202——3N2+4H+6H20(5)N2+6H+6e~-2NH3

解析(1)氮气分子的氮氮三键中含有1个。键和2个口键，则1mol氮气分子中

”键数目为1molX2XMnolT=2以由图可知，合成氨反应的反应热为A

^(307.8+100.0)kJ/mol-500kJ/mol=-92.2kj/mol,反应的热化学方程式为

N2(g)+3H2(g)^2NH3(g)△年-92.2kj/mol;(2)由图可知，活化能最大的反应

为2*N+6*H——2*NH3,反应的活化能越大,反应速率越慢，总反应速率取决于慢反

应；(3)①反应20min达到平衡时,氮气、氢气、氨气的分压分别为0.9MPaX：=

0.2MPa、0.9MPax|=0.6MPa、0.9MPax：=0.1MPa,则0~20min内氨

气的平均反应速率为畀吧=0.005MPa/min,反应的平衡常数

20mm

七「:方)'=昌渝MPa?②a.氨气的体积分数保持不变说明正逆反应

速率相等,反应已达到平衡,故正确;b.由质量守恒定律可知,反应中容器内氢氮

比始终保持不变,则容器中氢氮比保持不变不能说明正逆反应速率相等,无法判

断反应是否达到平衡，故错误;c.氮气和氨气平均反应速率之比为1：2不能说明

正逆反应速率相等,无法判断反应是否达到平衡,故错误;d.由质量守恒定律可知,

反应前后气体的质量相等,该反应为气体体积减小的反应,在恒压密闭容器中反

应时,混合气体的密度增大,则混合气体的密度保持不变说明正逆反应速率相等，

反应已达到平衡,故正确;故选ad;③该反应为气体体积减小的反应,若起始条件

相同,恒压密闭容器相当于恒容容器增大压强,反应速率加快,达到平衡的时间减

小,平衡向正反应方向移动,氢气的百分含量减小,则若起始条件相同,在恒容容

器中发生反应,达到平衡所需时间大于恒压密闭容器,氢气的百分含量高于恒压

密闭容器,故选g；(4)由图可知,在HY载体上,钱根离子与物质的量比为1：1的

一氧化氮和氧气反应生成氮气、氢离子和水,反应的离子方程式为4NH：+2N0+202

——3丽4『+61120;(5)由图可知,与直流电源负极相连的电极为阴极,酸性条件下

+

氮气在阴极得到电子发生还原反应生成氨气，电极反应式为N2+6H+6e-=2NH3o

2.(1)-91.1kj/mol(2)277.8(3)0.2条

(4)反应①为放热反应,升高温度,平衡左移,反应②为吸热反应,升高温度,平衡

右移,500K以后,反应②的反应程度大于反应①

(―M(6)做制冷剂或用于人工降雨或用于灭火

解析⑴由盖斯定律可知,反应①-②可得反应CO(g)+2H2(g)-CH30H(g),则反

应AA=(-50kJ/mol)-(+41.1kj/mol)=-91.1kj/mol;(2)由A比7AS<Q可得(-

50kJ/mol)-7X[-180J/(mol•K)X10-3kJ/J]<0,解得7K277.8K;(3)由题给数

据可得如下三段式：

CO2(g)+3H2(g)^=^CH3OH(g)+H,()(g)

起始(mol)0.50,900

变化(mol)m3mrnm

平衡(mol)0.5—w0.9_3/Mmm

co2(g)+H2(g).CO(g)+H()(g)

起始(mol)0.5~m0.3m0m

变化(mol)0.3~TH0.3"?zi0.3—7W0.3—m

平衡(mol)0.20.6-2/w0.3~m0.3

由平衡时气体的压强之比等于物质的量之比可得:小三=丝巳,解得炉0.2,则平

1.4—2mp

衡时气体总物质的量为1mol,反应①的平衡常数4=品篝=m(kPa)-2;(4)

反应①为放热反应,升高温度,平衡向逆反应方向移动,二氧化碳的转化率减小，

反应②为吸热反应,升高温度,平衡向正反应方向移动,二氧化碳的转化率增大，

则500K以后,二氧化碳的平衡转化率随温度升高而增大说明反应②的反应程度

大于反应①；(5)由晶胞结构可知，晶胞中位于顶角和面心的二氧化碳的个数为8

3

Xi+6xi=4,晶体的密度为0g/cm,由晶胞的质量公式可得:空EaXIOT。)"

82NA

解得3ax若嬴小⑥)干冰升华时会吸收热量,使周围环境温度降低,所以二氧

化碳可以做制冷剂,或用于人工降雨,二氧化碳不能支持燃烧,密度又比空气的大,

如果让二氧化碳覆盖在燃着的物体上,就能使物体跟空气隔绝而停止燃烧,所以

也可用于灭火。

3.(1)+220.8kj/mol

(2)①0.882(或&82X109碱②(4.9X10y7.2X1(T)(或4.9X10吠隐＜7.2

XICT或4.9义2XIO?

③CN+CO2+H2O——HCN+HCO3④A

(3)①NH3—H2O2气雾②应选择3g/L的Na2s2O5溶液,此时CW浓度已经达到国家

排放标准,后面再随着Na2s2O5浓度的增加,CW浓度继续下降,但降幅不大,去除率

变化不大且会增加生产成本

解析(1)A年反应物的总键能-生成物的总键能=4X414+3X393-(414+891+3X

436.4)=+220.8kj/mol;(2)①已知#(HCN)=《某92欧阳•民0)-芸黑吁瞿,

c(HCN)C(NH3・H2。)

C(HCN)C(NH3-H2O)

1()

c(CN~~)c(H+)c(NHj)c(OH-)K(HCN)xK(NH3・HzO)_4.9小10-><1.8><10-5

■=0.882;NHCN是弱

+1X10T44

C(HCN)C(NH3H2O)C(H)C(OH-)

+

酸弱碱盐,N党水解产生H,CN冰解产生OH；由电离平衡常数4(HCN)〈人(限H20)

+

知CW水解产生的0E多于NHj水解产生的H,故NH4CN溶液呈碱性;②由题中化学

反应方程式可知酸性由强到弱顺序为HN02>HF>HCN,故HF的电离平衡常数的范围

为:4.9X10-。<维<7.2X1()T；③由题知电离平衡常数可得,co?与KCN反应的离子

方程式为CN+CO2+H2O-HCN+HCO3；④浓度均为1mol-L1的NaCN和HCN混合液

中c(CN")=c(HCN),由C(HCN)=C(H+)，C(CN-：>-4.9X1(T。得0(k)=4.9X1O10,贝!JpH=

c(HCN)

9.3,故A正确;B.NaCN与HCN的混合溶液中存在电荷守

®:c(Na+)+c(H+)=c(CN-)+c(0H-),物料守恒：2c(Na+)=c(CW)+c(HCN),结合可得

c(HCN)+2c(H+)=c(CfT)+2c(OH),故B错误;C.HCN的电离常数(=4.9X1010,CN的

水解常数为跖詈=：黑二。弋2X10工NaCN的水解大于HCN的电离，则

c(OIT)>c(H+),故C错误；(3)①由图可得用阿也。2气雾对HCN进行消毒时,HCN质

量浓度下降最快且消毒较彻底，故NH3TW2气雾为最佳消毒剂；②由图可知当

Na&Os溶液的浓度为3g/L时,CN■浓度已经达到国家排放标准,后面再随着Na2S206

浓度的增加,CW浓度继续下降,但降幅不大,去除率变化不大且会增加生产成本,

故应选3g/L的Na2s2O5溶液。

1

4.(l)C0(g)+2H2(g)-CH30H(g)A层一90.6kJ・moF

(2)①HO*+H*—H20(g)②m

⑶①R>R>R豕③反应ii为吸热反应，升温平衡正向移动，反应i为放热反

应,升温平衡逆向移动，而反应ii正向移动的程度比反应i逆向移动的程度大

④0.017

⑷①0.01x0.05x0.01x0.05②H2SO4

0.01-0.01x0.05

解析(1)已知，反应i:C02(g)+3H2(g)=CH30H(g)+呢(g)A盾-49.6kJ-mol

1

1;反应ii:C02(g)+H2(g)=CO(g)+H2O(g)A年+41kJ-mol;根据盖斯定律可知，

由反应i-反应ii可得,CO(g)和Mg)合成甲醇的热化学方程式为C02(g)+2H2(g)

一CH30H(g)A年-49.6kJ•mol1-(+41kJ•mol1)=-90.6kJ•mol1。(2)①己

知总反应为CO2(g)+H2(g)=CO(g)+H20(g),历程I反应甲：CO2(g)——CO(g)+0*.

历程n反应乙：n2(g)+0*——HO*+H*,则总反应-反应甲-反应乙可得历程ni中的反

应丙，可表示为HO*+H*=—H2O(g)0②历程I的活化能为-0.05eV-(-0.37

eV)=O.32eV,历程II的活化能为0.38eV-(-0.41eV)=0.79eV,历程HI的活化能

为0.63eV-(-0.85eV)=1.48eV,活化能越大,反应速率越慢，总反应的反应速率

由最慢的反应决定,则决定CO2(g)+H2(g)=CO(g)+H20(g)的总反应速率的是历程

nio(3)①反应ii为反应前后气体物质的量不变的反应,加压平衡不移动,而对于

反应i,加压平衡正向移动,二氧化碳的平衡转化率增大,故压强口、6、R的大小

关系为口＞。＞9。②A点、B点二氧化碳的平衡转化率相等,则反应物浓度相等,B

点的压强、温度均比A点大,故化学反应速率大小：r(A)〈r(B)。③温度高于543K

时,CO2的平衡转化率随温度的升高而增大的原因是反应ii为吸热反应,升温平衡

正向移动,反应i为放热反应,升温平衡逆向移动,而反应ii正向移动的程度比反

应i逆向移动的程度大。④将CO?和上按物质的量之比1：3充入一恒容密闭容器

中,设史和“分别为1mol.3mol,M点CO2的转化率为25%,CO的选择性为50%,

则两个反应中CO?参与反应的物质的量均为1molX25%X50%=0.125mol,则

反应i:

CO2(g)+3H2(g)=^^CH3OH(g)+H,0(g)

转化(mol)0.1250.3750.1250.125・t

反应ii：

CO2(g)4-H,(g)^^CO(g)+H20(g)

转化(mol)0.1250.1250.1250.125・

则平衡时，CO2为0.75mol,均为(3-0.375-0.125)mol=2.5mol,CO为0.125

mol,H20为(0.125+0.125)mol=0.25mol,反应ii反应前后容器体积不变,可以用

物质的量代替浓度计算平衡常数,则该温度下反应五的平衡常数笔黑=0.017o

(4)①已知电离度a含,八.为一定浓