2020高考化學(xué)通用版沖刺大二輪復(fù)習(xí)講義題型三化學(xué)反應(yīng)原理綜合題的研究真題調(diào)研

1．(2019·全國卷Ⅰ，28)水煤氣變換[CO(g)＋H2O(g)=CO2(g)＋H2(g)]是重要的化工過程，主要用于合成氨、制氫以及合成氣加工等工業(yè)領(lǐng)域中?；卮鹣铝袉栴}：(1)Shibata曾做過下列實驗：①使純H2緩慢地通過處于721℃下的過量氧化鈷 CoO(s)，氧化鈷部分被還原為金屬鈷Co(s)，平衡后氣體中H2的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)為0.0250。②在同一溫度下用CO還原CoO(s)，平衡后氣體中CO的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)為0.0192。根據(jù)上述實驗結(jié)果判斷，還原CoO(s)為Co(s)的傾向是CO_____H2(填“大于”或“小于”)。(2)721℃時，在密閉容器中將等物質(zhì)的量的CO(g)和H2O(g)混合，采用適當(dāng)?shù)拇呋瘎┻M行反應(yīng)，則平衡時體系中H2的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)為________(填標(biāo)號)。A．<0.25B．0.25C．0.25～0.50D．0.50E．>0.50(3)我國學(xué)者結(jié)合實驗與計算機模擬結(jié)果，研究了在金催化劑表面上水煤氣變換的反應(yīng)歷程，如圖所示，其中吸附在金催化劑表面上的物種用*標(biāo)注?？芍簹庾儞Q的ΔH________0(填“大于”“等于”或“小于”)。該歷程中最大能壘(活化能)E正＝________eV，寫出該步驟的化學(xué)方程式______________________________________________________________________________________________________。(4)Shoichi研究了467℃、489℃時水煤氣變換中CO和H2分壓隨時間變化關(guān)系(如圖所示)，催化劑為氧化鐵，實驗初始時體系中的和pCO相等、和相等。計算曲線a的反應(yīng)在30～90min內(nèi)的平均速率eq\x\to(v)(a)＝________kPa·min－1。467℃時和pCO隨時間變化關(guān)系的曲線分別是________、________。489℃時和pCO隨時間變化關(guān)系的曲線分別是________、________。答案(1)大于(2)C(3)小于2.02COOH*＋H*＋H2O*=COOH*＋2H*＋OH*(或H2O*=H*＋OH*)(4)0.0047bcad解析(1)由題給信息①可知，H2(g)＋CoO(s)Co(s)＋H2O(g)(i)K1＝eq\f(cH2O,cH2)＝eq\f(1－0.0250,0.0250)＝39，由題給信息②可知，CO(g)＋CoO(s)Co(s)＋CO2(g)(ii)K2＝eq\f(cCO2,cCO)＝eq\f(1－0.0192,0.0192)≈51.08。相同溫度下，平衡常數(shù)越大，反應(yīng)傾向越大，故CO還原氧化鈷的傾向大于H2。(2)第(1)問和第(2)問的溫度相同，利用蓋斯定律，由(ii)－(i)得CO(g)＋mol，容器體積為1L，在721℃下，反應(yīng)達平衡時H2的物質(zhì)的量為xmol。CO(g)＋H2O(g)H2(g)＋CO2(g)起始/mol1100轉(zhuǎn)化/molxxxx平衡/mol1－x1－xxxK＝eq\f(x2,1－x2)＝1.31，若K取1，則x＝0.5，φ(H2)＝0.25；若K取4，則x≈0.67，φ(H2)≈0.34。氫氣的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)介于0.25與0.34之間，故選C。(3)觀察起始態(tài)物質(zhì)的相對能量與終態(tài)物質(zhì)的相對能量知，終態(tài)物質(zhì)相對能量低于始態(tài)物質(zhì)相對能量，說明該反應(yīng)是放熱反應(yīng)，ΔH小于0。過渡態(tài)物質(zhì)相對能量與起始態(tài)物質(zhì)相對能量相差越大，活化能越大，由題圖知，最大活化能E正＝1.86eV－(－0.16eV)＝2.02eV，該步起始物質(zhì)為COOH*＋H*＋H2O*，產(chǎn)物為kPa·min－1。水煤氣變換中CO是反應(yīng)物，H2是產(chǎn)物，又該反應(yīng)是放熱反應(yīng)，升高溫度，平衡向左移動，重新達到平衡時，H2的壓強減小，CO的壓強增大。故a曲線代表489℃時隨時間變化關(guān)系的曲線，d曲線代表489℃時pCO隨時間變化關(guān)系的曲線，b曲線代表467℃時隨時間變化關(guān)系的曲線，c曲線代表467℃時pCO隨時間變化關(guān)系的曲線。2．(2019·全國卷Ⅱ，27)環(huán)戊二烯()是重要的有機化工原料，廣泛用于農(nóng)藥、橡膠、塑料等生產(chǎn)。回答下列問題：(1)已知(g)=(g)＋H2(g)ΔH1＝100.3kJ·mol－1①H2(g)＋I2(g)=2HI(g)ΔH2＝－11.0kJ·mol－1②對于反應(yīng)：(g)＋I2(g)=(g)＋2HI(g)③ΔH3＝________kJ·mol－1。(2)某溫度，等物質(zhì)的量的碘和環(huán)戊烯()在剛性容器內(nèi)發(fā)生反應(yīng)③，起始總壓為105Pa，平衡時總壓增加了20%，環(huán)戊烯的轉(zhuǎn)化率為________，該反應(yīng)的平衡常數(shù)Kp＝________Pa。達到平衡后，欲增加環(huán)戊烯的平衡轉(zhuǎn)化率，可采取的措施有________(填標(biāo)號)。A．通入惰性氣體 B．提高溫度C．增加環(huán)戊烯濃度 D．增加碘濃度(3)環(huán)戊二烯容易發(fā)生聚合生成二聚體，該反應(yīng)為可逆反應(yīng)。不同溫度下，溶液中環(huán)戊二烯濃度與反應(yīng)時間的關(guān)系如圖所示，下列說法正確的是________(填標(biāo)號)。A．T1>T2B．a(chǎn)點的反應(yīng)速率小于c點的反應(yīng)速率C．a(chǎn)點的正反應(yīng)速率大于b點的逆反應(yīng)速率D．b點時二聚體的濃度為0.45mol·L－1(4)環(huán)戊二烯可用于制備二茂鐵[Fe(C5H5)2，結(jié)構(gòu)簡式為]，后者廣泛應(yīng)用于航天、化工等領(lǐng)域中。二茂鐵的電化學(xué)制備原理如圖所示，其中電解液為溶解有溴化鈉(電解質(zhì))和環(huán)戊二烯的DMF溶液(DMF為惰性有機溶劑)。該電解池的陽極為________，總反應(yīng)為__________________________。電解制備需要在無水條件下進行，原因為_______________________________________________。答案(1)89.3(2)40%3.56×104BD(3)CD(4)Fe電極Fe＋2＋H2↑(或Fe＋2C5H6=Fe(C5H5)2＋H2↑)水會阻礙中間物Na的生成；水會電解生成OH－，進一步與Fe2＋反應(yīng)生成Fe(OH)2解析(1)根據(jù)蓋斯定律，由反應(yīng)①＋反應(yīng)②得反應(yīng)③，則ΔH3＝ΔH1＋ΔH2＝(100.3－11.0)kJ·mol－1＝89.3kJ·mol－1。(2)設(shè)容器中起始加入I2(g)和環(huán)戊烯的物質(zhì)的量均為a，平衡時轉(zhuǎn)化的環(huán)戊烯的物質(zhì)的量為x，列出三段式：(g)＋I2(g)=(g)＋2HI(g)起始：aa00轉(zhuǎn)化：xxx2x平衡：a－xa－xx2x根據(jù)平衡時總壓強增加了20%，且恒溫恒容時，壓強之比等于氣體物質(zhì)的量之比，得eq\f(a＋a,a－x＋a－x＋x＋2x)＝eq\f(1,1.2)，解得x＝0.4a，則環(huán)戊烯的轉(zhuǎn)化率為eq\f(0.4a,a)×100%＝40%，平衡時(g)、I2(g)、(g)、HI(g)的分壓分別為eq\f(p總,4)、eq\f(p總,4)、eq\f(p總,6)、eq\f(p總,3)，則Kp＝eq\f(\f(p總,6)×\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(p總,3)))2,\f(p總,4)×\f(p總,4))＝eq\f(8,27)p總，根據(jù)p總＝1.2×105Pa，可得Kp＝eq\f(8,27)×1.2×105Pa≈3.56×104Pa。通入惰性氣體，對反應(yīng)③的平衡無影響，A項不符合題意；反應(yīng)③為吸熱反應(yīng)，提高溫度，平衡正向移動，可提高環(huán)戊烯的平衡轉(zhuǎn)化率，B項符合題意；增加環(huán)戊烯濃度，能提高I2(g)的平衡轉(zhuǎn)化率，但環(huán)戊烯的平衡轉(zhuǎn)化率降低，C項不符合題意；增加I2(g)的濃度，能提高環(huán)戊烯的平衡轉(zhuǎn)化率，D項符合題意。(3)由相同時間內(nèi)，環(huán)戊二烯濃度減小量越大，反應(yīng)速率越快可知，T1<T2，A項錯誤；影響反應(yīng)速率的因素有溫度和環(huán)戊二烯的濃度等，a點時溫度較低，但環(huán)戊二烯濃度較大，c點時溫度較高，但環(huán)戊二烯濃度較小，故無法比較a點和c點的反應(yīng)速率大小，B項錯誤；a點和b點溫度相同，a點時環(huán)戊二烯的濃度大于b點時環(huán)戊二烯的濃度，即a點的正反應(yīng)速率大于b點的正反應(yīng)速率，因為b點時反應(yīng)未達到平衡，b點的正反應(yīng)速率大于逆反應(yīng)速率，故a點的正反應(yīng)速率大于b點的逆反應(yīng)速率，C項正確；b點時，環(huán)戊二烯的濃度減小0.9mol·L－1，結(jié)合生成的二聚體濃度為環(huán)戊二烯濃度變化量的eq\f(1,2)，可知二聚體的濃度為0.45mol·L－1，D項正確。(4)結(jié)合圖示電解原理可知，F(xiàn)e電極發(fā)生氧化反應(yīng)，為陽極；在陰極上有H2生成，故電解時的總反應(yīng)為Fe＋2＋H2↑或Fe＋2C5H6=Fe(C5H5)2＋H2↑。結(jié)合相關(guān)反應(yīng)可知，電解制備需在無水條件下進行，否則水會阻礙中間產(chǎn)物Na的生成，水電解生成OH－，OH－會進一步與Fe2＋反應(yīng)生成Fe(OH)2，從而阻礙二茂鐵的生成。3．(2019·全國卷Ⅲ，28)近年來，隨著聚酯工業(yè)的快速發(fā)展，氯氣的需求量和氯化氫的產(chǎn)出量也隨之迅速增長。因此，將氯化氫轉(zhuǎn)化為氯氣的技術(shù)成為科學(xué)研究的熱點?；卮鹣铝袉栴}：(1)Deacon發(fā)明的直接氧化法為：4HCl(g)＋O2(g)=2Cl2(g)＋2H2O(g)。如圖為剛性容器中，進料濃度比c(HCl)∶c(O2)分別等于1∶1、4∶1、7∶1時HCl平衡轉(zhuǎn)化率隨溫度變化的關(guān)系：可知反應(yīng)平衡常數(shù)K(300℃)________K(400℃)(填“大于”或“小于”)。設(shè)HCl初始濃度為c0，根據(jù)進料濃度比c(HCl)∶c(O2)＝1∶1的數(shù)據(jù)計算K(400℃)＝______(列出計算式)。按化學(xué)計量比進料可以保持反應(yīng)物高轉(zhuǎn)化率，同時降低產(chǎn)物分離的能耗。進料濃度比c(HCl)∶c(O2)過低、過高的不利影響分別是_______________________________________________、________________。(2)Deacon直接氧化法可按下列催化過程進行：CuCl2(s)=CuCl(s)＋eq\f(1,2)Cl2(g)ΔH1＝83kJ·mol－1CuCl(s)＋eq\f(1,2)O2(g)=CuO(s)＋eq\f(1,2)Cl2(g)ΔH2＝－20kJ·mol－1CuO(s)＋2HCl(g)=CuCl2(s)＋H2O(g)ΔH3＝－121kJ·mol－1則4HCl(g)＋O2(g)=2Cl2(g)＋2H2O(g)的ΔH＝________kJ·mol－1。(3)在一定溫度的條件下，進一步提高HCl的轉(zhuǎn)化率的方法是________________。(寫出2種)(4)在傳統(tǒng)的電解氯化氫回收氯氣技術(shù)的基礎(chǔ)上，科學(xué)家最近采用碳基電極材料設(shè)計了一種新的工藝方案，主要包括電化學(xué)過程和化學(xué)過程，如圖所示：負(fù)極區(qū)發(fā)生的反應(yīng)有___________________________________________________________________________________________________________________(寫反應(yīng)方程式)。電路中轉(zhuǎn)移1mol電子，需消耗氧氣____L(標(biāo)準(zhǔn)狀況)。答案(1)大于eq\f(0.422×0.422,1－0.844×1－0.21c0)O2和Cl2分離能耗較高HCl轉(zhuǎn)化率較低(2)－116(3)增加反應(yīng)體系壓強、及時除去產(chǎn)物(4)Fe3＋＋e－=Fe2＋，4Fe2＋＋O2＋4H＋=4Fe3＋＋2H2O5.6解析(1)由題給HCl平衡轉(zhuǎn)化率隨溫度變化的關(guān)系圖可知，隨溫度升高，HCl平衡轉(zhuǎn)化率降低，則此反應(yīng)為放熱反應(yīng)，溫度越高，平衡常數(shù)越小，即K(300℃)大于K(400℃)。結(jié)合題圖可知，c(HCl)∶c(O2)＝1∶1、400℃時HCl的平衡轉(zhuǎn)化率為84%，列出三段式：4HCl(g)＋O2(g)=2Cl2(g)＋2H2O(g)起始c0c000轉(zhuǎn)化0.84c00.21c00.42c00.42c0平衡(1－0.84)c0(1－0.21)c00.42c00.42c0則K(400℃)＝eq\f(c2Cl2·c2H2O,c4HCl·cO2)＝eq\f(0.422×0.422,1－0.844×1－0.21c0)；進料濃度比c(HCl)∶c(O2)過低會使O2和Cl2分離的能耗較高，過高則會造成HCl轉(zhuǎn)化率較低。(2)將已知熱化學(xué)方程式依次編號為①、②、③，根據(jù)蓋斯定律，由(①＋②＋③)×2得4HCl(g)＋O2(g)=2Cl2(g)＋2H2O(g)ΔH＝－116kJ·mol－1。(3)題述反應(yīng)是氣體體積減小的反應(yīng)，增大反應(yīng)體系壓強可使反應(yīng)正向移動，提高HCl的轉(zhuǎn)化率，及時分離出產(chǎn)物也能提高HCl的轉(zhuǎn)化率。(4)負(fù)極區(qū)發(fā)生還原反應(yīng)＋＋2H2O，由反應(yīng)可知電路中轉(zhuǎn)移4mol電子消耗1molO2，則轉(zhuǎn)移1mol電子消耗氧氣eq\f(1,4)mol，其在標(biāo)準(zhǔn)狀況下的體積為eq\f(1,4)mol×22.4L·mol－1＝5.6L。4．(2018·全國卷Ⅰ，28)采用N2O5為硝化劑是一種新型的綠色硝化技術(shù)，在含能材料、醫(yī)藥等工業(yè)中得到廣泛應(yīng)用?；卮鹣铝袉栴}：(1)1840年Devil用干燥的氯氣通過干燥的硝酸銀，得到N2O5。該反應(yīng)的氧化產(chǎn)物是一種氣體，其分子式為________。(2)F.Daniels等曾利用測壓法在剛性反應(yīng)器中研究了25℃時N2O5(g)分解反應(yīng)：2N2O5(g)→4NO2(g)＋O2(g)2N2O4(g)其中NO2二聚為N2O4的反應(yīng)可以迅速達到平衡。體系的總壓強p隨時間t的變化如下表所示[t＝∞時，N2O5(g)完全分解]：t/min0408016026013001700∞p/kPa35.840.342.545.949.261.262.363.1①已知：2N2O5(g)=2N2O4(g)＋O2(g)ΔH1＝－4.4kJ·mol－12NO2(g)=N2O4(g)ΔH2＝－55.3kJ·mol－1則反應(yīng)N2O5(g)=2NO2(g)＋eq\f(1,2)O2(g)的ΔH＝________kJ·mol－1。②研究表明，N2O5(g)分解的反應(yīng)速率v＝2×10－3×kPa·min－1。t＝62min時，測得體系中＝2.9kPa，則此時＝__________kPa，v＝________kPa·min－1。③若提高反應(yīng)溫度至35℃，則N2O5(g)完全分解后體系壓強p∞(35℃)________63.1kPa(填“大于”“等于”或“小于”)，原因是_____________________________________________________________________________________________________________。④25℃時N2O4(g)2NO2(g)反應(yīng)的平衡常數(shù)Kp＝________kPa(Kp為以分壓表示的平衡常數(shù)，計算結(jié)果保留1位小數(shù))。(3)對于反應(yīng)2N2O5(g)→4NO2(g)＋O2(g)，提出如下反應(yīng)歷程：第一步N2O5NO2＋NO3快速平衡第二步NO2＋NO3→NO＋NO2＋O2慢反應(yīng)第三步NO＋NO3→2NO2快反應(yīng)其中可近似認(rèn)為第二步反應(yīng)不影響第一步的平衡。下列表述正確的是______(填標(biāo)號)。A．v(第一步的逆反應(yīng))>v(第二步反應(yīng))B．反應(yīng)的中間產(chǎn)物只有NO3C．第二步中NO2與NO3的碰撞僅部分有效D．第三步反應(yīng)活化能較高答案(1)O2(2)①53.1②30.06.0×10－2③大于溫度提高，體積不變，總壓強提高；NO2二聚為放熱反應(yīng)，溫度提高，平衡左移，體系氣體物質(zhì)的量增加，總壓強提高④13.4(3)AC解析(1)Cl2與AgNO3反應(yīng)生成N2O5，還應(yīng)該有AgCl，氧化產(chǎn)物是一種氣體，則該氣體為O2。(2)①令2N2O5(g)=2N2O4(g)＋O2(g)ΔH1＝－4.4kJ·mol－1a2NO2(g)=N2O4(g)ΔH2＝－55.3kJ·mol－1b根據(jù)蓋斯定律，a式×eq\f(1,2)－b式可得：N2O5(g)=2NO2(g)＋eq\f(1,2)O2(g)ΔH＝53.1kJ·mol－1。②由方程式2N2O5(g)=4NO2(g)＋O2(g)可知，62min時，＝2.9kPa，則減小的N2O5為5.8kPa，此時＝35.8kPa－5.8kPa＝30.0kPa，則v(N2O5)＝2×10－3×30.0kPa·min－1＝6.0×10－2kPa·min－1。④時間無限長時N2O5完全分解，故由2N2O5(g)=4NO2(g)＋O2(g)知，此時生成的＝2＝2×35.8kPa＝71.6kPa，＝0.5×35.8kPa＝17.9kPa。由題意知，平衡時體系的總壓強為63.1kPa，則平衡體系中NO2、N2O4的壓強和為63.1kPa－17.9kPa＝45.2kPa，設(shè)N2O4的壓強為xkPa，則N2O4(g)2NO2(g)初始壓強/kPa071.6轉(zhuǎn)化壓強/kPax2x平衡壓強/kPax71.6－2x則x＋(71.6－2x)＝45.2，解得x＝26.4,71.6kPa－26.4kPa×2＝18.8kPa，Kp＝eq\f(p2NO2,pN2O4)＝eq\f(18.8kPa2,26.4kPa)≈13.4kPa。(3)第一步反應(yīng)快速平衡，說明正、逆反應(yīng)速率很大，極短時間內(nèi)即可達到平衡，A項正確；第二步反應(yīng)慢，說明有效碰撞次數(shù)少，C項正確；由題給三步反應(yīng)可知，反應(yīng)的中間產(chǎn)物有NO3和NO，B項錯誤；反應(yīng)快，說明反應(yīng)的活化能較低，D項錯誤。5．(2018·全國卷Ⅲ，28)三氯氫硅(SiHCl3)是制備硅烷、多晶硅的重要原料。回答下列問題：(1)SiHCl3在常溫常壓下為易揮發(fā)的無色透明液體，遇潮氣時發(fā)煙生成(HSiO)2O等，寫出該反應(yīng)的化學(xué)方程式____________________________________________________。(2)SiHCl3在催化劑作用下發(fā)生反應(yīng)：2SiHCl3(g)=SiH2Cl2(g)＋SiCl4(g)ΔH1＝48kJ·mol－13SiH2Cl2(g)=SiH4(g)＋2SiHCl3(g)ΔH2＝－30kJ·mol－1則反應(yīng)4SiHCl3(g)=SiH4(g)＋3SiCl4(g)的ΔH為________kJ·mol－1。(3)對于反應(yīng)2SiHCl3(g)=SiH2Cl2(g)＋SiCl4(g)，采用大孔弱堿性陰離子交換樹脂催化劑，在323K和343K時SiHCl3的轉(zhuǎn)化率隨時間變化的結(jié)果如圖所示。①343K時反應(yīng)的平衡轉(zhuǎn)化率α＝_______%。平衡常數(shù)K343K＝________(保留2位小數(shù))。②在343K下：要提高SiHCl3轉(zhuǎn)化率，可采取的措施是______________；要縮短反應(yīng)達到平衡的時間，可采取的措施有____________、____________。③比較a、b處反應(yīng)速率大?。簐a________vb(填“大于”“小于”或“等于”)。反應(yīng)速率v＝v正－v逆＝k正－k逆，k正、k逆分別為正、逆向反應(yīng)速率常數(shù)，x為物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)，計算a處的eq\f(v正,v逆)＝____________(保留1位小數(shù))。答案(1)2SiHCl3＋3H2O=(HSiO)2O＋6HCl(2)114(3)①220.02②及時移去產(chǎn)物改進催化劑提高反應(yīng)物濃度③大于1.3解析(1)SiHCl3遇潮氣時發(fā)煙生成(HSiO)2O等，結(jié)合原子守恒推知SiHCl3與水蒸氣反應(yīng)除生成(HSiO)2O外，還生成HCl，化學(xué)方程式為2SiHCl3＋3H2O=(HSiO)2O＋6HCl。(2)將題給兩個熱化學(xué)方程式依次編號為①②，根據(jù)蓋斯定律，由①×3＋②可得：4SiHCl3(g)=SiH4(g)＋3SiCl4(g)，則有ΔH＝3ΔH1＋ΔH2＝3×48kJ·mol－1＋(－3