2023屆高考化學(xué)人教版一輪復(fù)習(xí)高考必考大題專練(二)化學(xué)原理綜合應(yīng)用題

高考必考大題專練(二)化學(xué)原理綜合應(yīng)用題(A組)1．[2021·廣東卷，19]我國力爭于2030年前做到碳達(dá)峰，2060年前實現(xiàn)碳中和。CH4與CO2重整是CO2利用的研究熱點之一。該重整反應(yīng)體系主要涉及以下反應(yīng)：a)CH4(g)＋CO2(g)?2CO(g)＋2H2(g)ΔH1b)CO2(g)＋H2(g)?CO(g)＋H2O(g)ΔH2c)CH4(g)?C(s)＋2H2(g)ΔH3d)2CO(g)?CO2(g)＋C(s)ΔH4e)CO(g)＋H2(g)?H2O(g)＋C(s)ΔH5(1)根據(jù)蓋斯定律，反應(yīng)a的ΔH1＝________(寫出一個代數(shù)式即可)。(2)上述反應(yīng)體系在一定條件下建立平衡后，下列說法正確的有________。A．增大CO2與CH4的濃度，反應(yīng)a、b、c的正反應(yīng)速率都增加B．移去部分C(s)，反應(yīng)c、d、e的平衡均向右移動C．加入反應(yīng)a的催化劑，可提高CH4的平衡轉(zhuǎn)化率D．降低反應(yīng)溫度，反應(yīng)a～e的正、逆反應(yīng)速率都減小(3)一定條件下，CH4分解形成碳的反應(yīng)歷程如圖1所示。該歷程分________步進行，其中，第________步的正反應(yīng)活化能最大。(4)設(shè)Keq\o\al(\s\up1(r),\s\do1(p))為相對壓力平衡常數(shù)，其表達(dá)式寫法：在濃度平衡常數(shù)表達(dá)式中，用相對分壓代替濃度。氣體的相對分壓等于其分壓(單位為kPa)除以p0(p0＝100kPa)。反應(yīng)a、c、e的lnKeq\o\al(\s\up1(r),\s\do1(p))隨eq\f(1,T)(溫度的倒數(shù))的變化如圖2所示。①反應(yīng)a、c、e中，屬于吸熱反應(yīng)的有________(填字母)。②反應(yīng)c的相對壓力平衡常數(shù)表達(dá)式為Keq\o\al(\s\up1(r),\s\do1(p))＝________。③在圖2中A點對應(yīng)溫度下、原料組成為n(CO2)∶n(CH4)＝1∶1、初始總壓為100kPa的恒容密閉容器中進行反應(yīng)，體系達(dá)到平衡時H2的分壓為40kPa。計算CH4的平衡轉(zhuǎn)化率，寫出計算過程：________________________。(5)CO2用途廣泛，寫出基于其物理性質(zhì)的一種用途：________________________________________________________________________________________________________________________________________________。2．[2021·河北卷，16(節(jié)選)]當(dāng)今，世界多國相繼規(guī)劃了碳達(dá)峰、碳中和的時間節(jié)點，因此，研發(fā)二氧化碳利用技術(shù)、降低空氣中二氧化碳含量成為研究熱點。(1)大氣中的二氧化碳主要來自于煤、石油及其他含碳化合物的燃燒。已知25℃時，相關(guān)物質(zhì)的燃燒熱數(shù)據(jù)如下表：物質(zhì)H2(g)C(石墨，s)C6H6(l)燃燒熱ΔH(kJ·mol－1)－285.8－393.5－3267.5則25℃時H2(g)和C(石墨，s)生成C6H6(l)的熱化學(xué)方程式為__________________。(2)雨水中含有來自大氣的CO2，溶于水中的CO2進一步和水反應(yīng)，發(fā)生電離：①CO2(g)?CO2(aq)②CO2(aq)＋H2O(l)?H＋(aq)＋HCOeq\o\al(\s\up1(－),\s\do1(3))(aq)25℃時，反應(yīng)②的平衡常數(shù)為K0溶液中CO2的濃度與其在空氣中的分壓成正比(分壓＝總壓×物質(zhì)的量分?jǐn)?shù))，比例系數(shù)為ymol·L－1·kPa－1，當(dāng)大氣壓強為pkPa，大氣中CO2(g)的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)為x時，溶液中H＋濃度為________mol·L－1(寫出表達(dá)式，考慮水的電離，忽略HCOeq\o\al(\s\up1(－),\s\do1(3))的電離)。(3)105℃時，將足量的某碳酸氫鹽(MHCO3)固體置于真空恒容容器中，存在如下平衡：2MHCO3(s)eq\o(,\s\up7(△))M2CO3(s)＋H2O(g)＋CO2(g)上述反應(yīng)達(dá)平衡時體系的總壓為46kPa。保持溫度不變，開始時在體系中先通入一定量的CO2(g)，再加入足量MHCO3(s)，欲使平衡時體系中水蒸氣的分壓小于5kPa，CO2(g)的初始壓強應(yīng)大于______kPa。(4)我國科學(xué)家研究Li－CO2電池，取得了重大科研成果?；卮鹣铝袉栴}：①Li－CO2電池中，Li為單質(zhì)鋰片，則該電池中的CO2在________(填“正”或“負(fù)”)極發(fā)生電化學(xué)反應(yīng)。研究表明，該電池反應(yīng)產(chǎn)物為碳酸鋰和單質(zhì)碳，且CO2電還原后與鋰離子結(jié)合形成碳酸鋰按以下4個步驟進行，寫出步驟Ⅲ的離子方程式。Ⅰ.2CO2＋2e－=C2Oeq\o\al(\s\up1(2－),\s\do1(4))Ⅱ.C2Oeq\o\al(\s\up1(2－),\s\do1(4))=CO2＋COeq\o\al(\s\up1(2－),\s\do1(2))Ⅲ.________________________Ⅳ.COeq\o\al(\s\up1(2－),\s\do1(3))＋2Li＋=Li2CO3②研究表明，在電解質(zhì)水溶液中，CO2氣體可被電化學(xué)還原。CO2在堿性介質(zhì)中電還原為正丙醇(CH3CH2CH2OH)的電極反應(yīng)方程式為________________________。3．[2020·全國卷Ⅱ，28(2)(3)]天然氣的主要成分為CH4，一般還含有C2H6等烴類，是重要的燃料和化工原料。(2)高溫下，甲烷生成乙烷的反應(yīng)如下：2CH4eq\o(→,\s\up7(高溫))C2H6＋H2。反應(yīng)在初期階段的速率方程為：r＝k×cCH4，其中k為反應(yīng)速率常數(shù)。①設(shè)反應(yīng)開始時的反應(yīng)速率為r1，甲烷的轉(zhuǎn)化率為α?xí)r的反應(yīng)速率為r2，則r2＝__________r1。②對于處于初期階段的該反應(yīng)，下列說法正確的是__________。A．增加甲烷濃度，r增大B．增加H2濃度，r增大C．乙烷的生成速率逐漸增大D．降低反應(yīng)溫度，k減小(3)CH4和CO2都是比較穩(wěn)定的分子，科學(xué)家利用電化學(xué)裝置實現(xiàn)兩種分子的耦合轉(zhuǎn)化，其原理如圖所示：①陰極上的反應(yīng)式為____________________________________________。②若生成的乙烯和乙烷的體積比為2∶1，則消耗的CH4和CO2體積比為______。4．CO2/HCOOH循環(huán)在氫能的貯存/釋放、燃料電池等方面具有重要應(yīng)用。(1)CO2催化加氫。在密閉容器中，向含有催化劑的KHCO3溶液(CO2與KOH溶液反應(yīng)制得)中通入H2生成HCOO－，其離子方程式為__________________________；其他條件不變，HCOeq\o\al(\s\up1(－),\s\do1(3))轉(zhuǎn)化為HCOO－的轉(zhuǎn)化率隨溫度的變化如圖1所示。反應(yīng)溫度在40℃～80℃范圍內(nèi)，HCOeq\o\al(\s\up1(－),\s\do1(3))催化加氫的轉(zhuǎn)化率迅速上升，其主要原因是________________________________。(2)HCOOH燃料電池。研究HCOOH燃料電池性能的裝置如圖2所示，兩電極區(qū)間用允許K＋、H＋通過的半透膜隔開。①電池負(fù)極電極反應(yīng)式為________________________；放電過程中需補充的物質(zhì)A為________(填化學(xué)式)。②圖2所示的HCOOH燃料電池放電的本質(zhì)是通過HCOOH與O2的反應(yīng)，將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能，其反應(yīng)的離子方程式為________________________________。(3)HCOOH催化釋氫。在催化劑作用下，HCOOH分解生成CO2和H2可能的反應(yīng)機理如圖3所示。①HCOOD催化釋氫反應(yīng)除生成CO2外，還生成________(填化學(xué)式)。②研究發(fā)現(xiàn)：其他條件不變時，以HCOOK溶液代替HCOOH催化釋氫的效果更佳，其具體優(yōu)點是______________。化學(xué)原理綜合應(yīng)用題(B組)1．[2021·湖南卷，16]氨氣中氫含量高，是一種優(yōu)良的小分子儲氫載體，且安全、易儲運，可通過下面兩種方法由氨氣得到氫氣。方法Ⅰ.氨熱分解法制氫氣相關(guān)化學(xué)鍵的鍵能數(shù)據(jù)在一定溫度下，利用催化劑將NH3分解為N2和H2?；卮鹣铝袉栴}：(1)反應(yīng)2NH3(g)?N2(g)＋3H2(g)ΔH＝________kJ·mol－1；(2)已知該反應(yīng)的ΔS＝198.9J·mol－1·K－1，在下列哪些溫度下反應(yīng)能自發(fā)進行？________(填標(biāo)號)；A.25℃B．125℃C.225℃D．325℃(3)某興趣小組對該反應(yīng)進行了實驗探究。在一定溫度和催化劑的條件下，將0.1molNH3通入3L的密閉容器中進行反應(yīng)(此時容器內(nèi)總壓為200kPa)，各物質(zhì)的分壓隨時間的變化曲線如圖所示。①若保持容器容積不變，t1時反應(yīng)達(dá)到平衡，用H2的濃度變化表示0～t1時間內(nèi)的反應(yīng)速率v(H2)＝________mol·L－1·min－1(用含t1的代數(shù)式表示)；②t2時將容器容積迅速縮小至原來的一半并保持不變，圖中能正確表示壓縮后N2分壓變化趨勢的曲線是________(用圖中a、b、c、d表示)，理由是________________________________________________________________________________________________________________________________________________；③在該溫度下，反應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù)Kθ＝________[已知：分壓＝總壓×該組分物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)，對于反應(yīng)dD(g)＋eE(g)?gG(g)＋hH(g)Kθ＝eq\f(\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(pG,pθ)))g·\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(pH,pθ)))h,\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(pD,pθ)))d·\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(pE,pθ)))e)，其中pθ＝100kPa，pG、pH、pD、pE為各組分的平衡分壓]。方法Ⅱ.氨電解法制氫氣利用電解原理，將氨轉(zhuǎn)化為高純氫氣，其裝置如圖所示。(4)電解過程中OH－的移動方向為________________(填“從左往右”或“從右往左”)；(5)陽極的電極反應(yīng)式為________________________________________。2．[2021·浙江卷，29]“氯堿工業(yè)”以電解飽和食鹽水為基礎(chǔ)制取氯氣等產(chǎn)品，氯氣是實驗室和工業(yè)上的常用氣體。請回答：(1)電解飽和食鹽水制取氯氣的化學(xué)方程式是__________________________。(2)下列說法不正確的是________。A.可采用堿石灰干燥氯氣B.可通過排飽和食鹽水法收集氯氣C.常溫下，可通過加壓使氯氣液化而儲存于鋼瓶中D.工業(yè)上，常用氫氣和氯氣反應(yīng)生成的氯化氫溶于水制取鹽酸(3)在一定溫度下，氯氣溶于水的過程及其平衡常數(shù)為：Cl2(g)?Cl2(aq)K1＝eq\f(c（Cl2）,p)Cl2(aq)＋H2O(l)?H＋(aq)＋Cl－(aq)＋HClO(aq)K2其中p為Cl2(g)的平衡壓強，c(Cl2)為Cl2在水溶液中的平衡濃度。①Cl2(g)?Cl2(aq)的焓變ΔH1________0(填”>”“＝”或“<”)。②平衡常數(shù)K2的表達(dá)式為K2＝______。③氯氣在水中的溶解度(以物質(zhì)的量濃度表示)為c，則c＝______。(用平衡壓強p和上述平衡常數(shù)表示，忽略HClO的電離)(4)工業(yè)上，常采用“加碳氯化”的方法以高鈦渣(主要成分為TiO2)為原料生產(chǎn)TiCl4，相應(yīng)的化學(xué)方程式為：Ⅰ.TiO2(s)＋2Cl2(g)?TiCl4(g)＋O2(g)ΔHⅠ＝181kJ·mol－1，KⅠ＝3.4×10－29Ⅱ.2C(s)＋O2(g)?2CO(g)ΔHⅡ＝－221kJ·mol－1，KⅡ＝1.2×1048結(jié)合數(shù)據(jù)說明氯化過程中加碳的理由：____________。(5)在一定溫度下，以I2為催化劑，氯苯和Cl2在CS2中發(fā)生平行反應(yīng)，分別生成鄰二氯苯和對二氯苯，兩產(chǎn)物濃度之比與反應(yīng)時間無關(guān)。反應(yīng)物起始濃度均為0.5mol·L－1，反應(yīng)30min測得氯苯15%轉(zhuǎn)化為鄰二氯苯，25%轉(zhuǎn)化為對二氯苯。保持其他條件不變，若要提高產(chǎn)物中鄰二氯苯的比例，可采用的措施是________。A.適當(dāng)提高反應(yīng)溫度B．改變催化劑C.適當(dāng)降低反應(yīng)溫度D．改變反應(yīng)物濃度3．水是“生命之基質(zhì)”，是“永遠(yuǎn)值得探究的物質(zhì)”。(1)關(guān)于反應(yīng)H2(g)＋eq\f(1,2)O2(g)=H2O(l)，下列說法不正確的是________。A.焓變ΔH<0，熵變ΔS<0B.可以把反應(yīng)設(shè)計成原電池，實現(xiàn)能量的轉(zhuǎn)化C.一定條件下，若觀察不到水的生成，說明該條件下反應(yīng)不能自發(fā)進行D.選用合適的催化劑，有可能使反應(yīng)在常溫常壓下以較快的速率進行(2)①根據(jù)H2O的成鍵特點，畫出與圖1中H2O分子直接相連的所有氫鍵(O－H…O)。②將一定量水放入抽空的恒容密閉容器中，測定不同溫度(T)下氣態(tài)、液態(tài)水平衡共存[H2O(l)?H2O(g)]時的壓強(p)。在圖2中畫出從20℃開始經(jīng)過100℃的p隨T變化關(guān)系示意圖(20℃時的平衡壓強用p1表示)。(3)水在高溫高壓狀態(tài)下呈現(xiàn)許多特殊的性質(zhì)。當(dāng)溫度、壓強分別超過臨界溫度(374.2℃)、臨界壓強(22.1MPa)時的水稱為超臨界水。①與常溫常壓的水相比，高溫高壓液態(tài)水的離子積會顯著增大。解釋其原因________________________________________________________________________________________________________________________________________________。②如果水的離子積Kw從1.0×10－14增大到1.0×10－10，則相應(yīng)的電離度是原來的________倍。③超臨界水能夠與氧氣等氧化劑以任意比例互溶，由此發(fā)展了超臨界水氧化技術(shù)。一定實驗條件下，測得乙醇的超臨界水氧化結(jié)果如圖3、圖4所示，其中x為以碳元素計的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)，t為反應(yīng)時間。下列說法合理的是________。A.乙醇的超臨界水氧化過程中，一氧化碳是中間產(chǎn)物，二氧化碳是最終產(chǎn)物B.在550℃條件下，反應(yīng)時間大于15s時，乙醇氧化為二氧化碳已趨于完全C.乙醇的超臨界水氧化過程中，乙醇的消耗速率或二氧化碳的生成速率都可以用來表示反應(yīng)的速率，而且兩者數(shù)值相等D.隨溫度升高，xCO峰值出現(xiàn)的時間提前，且峰值更高，說明乙醇的氧化速率比一氧化碳氧化速率的增長幅度更大(4)以鉑陽極和石墨陰極設(shè)計電解池，通過電解NH4HSO4溶液產(chǎn)生(NH4)2S2O8，再與水反應(yīng)得到H2O2，其中生成的NH4HSO4可以循環(huán)使用。①陽極的電極反應(yīng)式是___________________________________________。②制備H2O2的總反應(yīng)方程式是__________________________________________。4．CO2的資源化利用能有效減少CO2排放，充分利用碳資源。(1)CaO可在較高溫度下捕集CO2，在更高溫度下將捕集的CO2釋放利用。CaC2O4·H2O熱分解可制備CaO，CaC2O4·H2O加熱升溫過程中固體的質(zhì)量變化如圖1。①寫出400～600℃范圍內(nèi)分解反應(yīng)的化學(xué)方程式：________________________________________________________________________。②與CaCO3熱分解制備的CaO相比，CaC2O4·H2O熱分解制備的CaO具有更好的CO2捕集性能，其原因是__________________________________________。(2)電解法轉(zhuǎn)化CO2可實現(xiàn)CO2資源化利用。電解CO2制HCOOH的原理示意圖如圖2。①寫出陰極CO2還原為HCOO－的電極反應(yīng)式：________________________。②電解一段時間后，陽極區(qū)的KHCO3溶液濃度降低，其原因是________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(3)CO2催化加氫合成二甲醚是一種CO2轉(zhuǎn)化方法，其過程中主要發(fā)生下列反應(yīng)：反應(yīng)Ⅰ：CO2(g)＋H2(g)=CO(g)＋H2O(g)ΔH＝41.2kJ·mol－1反應(yīng)Ⅱ：2CO2(g)＋6H2(g)=CH3OCH3(g)＋3H2O(g)ΔH＝－122.5kJ·mol－1在恒壓，CO2和H2的起始量一定的條件下，CO2平衡轉(zhuǎn)化率和平衡時CH3OCH3的選擇性隨溫度的變化如圖3。其中：CH3OCH3的選擇性＝eq\f(2×CH3OCH3的物質(zhì)的量,反應(yīng)的CO2的物質(zhì)的量)×100%①溫度高于300℃，CO2平衡轉(zhuǎn)化率隨溫度升高而上升的原因是________________________________________________________________________________________________________________________________________________。②220℃時，在催化劑作用下CO2與H2反應(yīng)一段時間后，測得CH3OCH3的選擇性為48%(圖中A點)。不改變反應(yīng)時間和溫度，一定能提高CH3OCH3選擇性的措施有________________________________________________________________________________________________________________________________________________。高考必考大題專練（二）化學(xué)原理綜合應(yīng)用題（A組）1．解析：（1）由題給反應(yīng)方程式可知，反應(yīng)a可由反應(yīng)c－d或反應(yīng)b＋c－e得到，故根據(jù)蓋斯定律，ΔH1＝ΔH3－ΔH4或ΔH1＝ΔH2＋ΔH3－ΔH5。（2）增大CO2的濃度，反應(yīng)a、b的正反應(yīng)速率增加；增大CH4的濃度，反應(yīng)a、c的正反應(yīng)速率增加，A正確。由于C（s）是固體，移去部分C（s），平衡不移動，B錯誤。催化劑只能改變反應(yīng)速率，不影響化學(xué)平衡移動，則不能提高CH4的平衡轉(zhuǎn)化率，C錯誤。降低反應(yīng)溫度，正、逆反應(yīng)速率均減小，D正確。故選AD。（3）由題圖1可知，反應(yīng)分為CH4eq\o(→,\s\up7(1))CH3＋Heq\o(→,\s\up7(2))CH2＋2Heq\o(→,\s\up7(3))CH＋3Heq\o(→,\s\up7(4))C＋4H4個步驟，其中第4步的正反應(yīng)活化能最大。（4）①由題圖2可知，反應(yīng)a、c的Keq\o\al(\s\up1(r),\s\do1(p))隨T升高而增大，故a、c均為吸熱反應(yīng)。反應(yīng)e的Keq\o\al(\s\up1(r),\s\do1(p))隨T升高而減小，故e為放熱反應(yīng)。②由于C（s）是固體，因此反應(yīng)c的相對壓力平衡常數(shù)表達(dá)式為Keq\o\al(\s\up1(r),\s\do1(p))＝eq\f(\b\lc\[\rc\](\a\vs4\al\co1(\f(p（H2）,p0)))\s\up12(2),\f(p（CH4）,p0))＝eq\f(p2（H2）,p（CH4）·p0)。③由題圖2可知，A點對應(yīng)溫度下反應(yīng)c的lnKeq\o\al(\s\up1(r),\s\do1(p))＝0，即Keq\o\al(\s\up1(r),\s\do1(p))＝eq\f(p2（H2）,p（CH4）·p0)＝1，p（CH4）＝eq\f(p2（H2）,p0)＝eq\f(（40kPa）2,100kPa)＝16kPa，根據(jù)反應(yīng)條件，可知二氧化碳與甲烷物質(zhì)的量之比等于壓強之比，則p初始（CH4）＝eq\f(1,1＋1)×100kPa＝50kPa，則CH4的平衡轉(zhuǎn)化率為eq\f(50kPa－16kPa,50kPa)×100%＝68%。（5）CO2經(jīng)加壓、降溫可轉(zhuǎn)化為干冰，干冰常用于制冷劑、人工降雨等。答案：（1）ΔH3－ΔH4（或ΔH2＋ΔH3－ΔH5）（2）AD（3）44（4）①ac②eq\f(p2（H2）,p（CH4）·p0)③由題圖2中A點對應(yīng)溫度下反應(yīng)c的lnKeq\o\al(\s\up1(r),\s\do1(p))＝0，即Keq\o\al(\s\up1(r),\s\do1(p))＝eq\f(p2（H2）,p（CH4）·p0)＝1，p（CH4）＝eq\f(p2（H2）,p0)＝eq\f(（40kPa）2,100kPa)＝16kPa，p初始（CH4）＝100kPa×eq\f(1,2)＝50kPa，CH4的平衡轉(zhuǎn)化率為eq\f(50kPa－16kPa,50kPa)×100%＝68%（5）干冰做制冷劑、人工降雨等（合理即可）2．解析：（1）由題給燃燒熱數(shù)據(jù)可得，①H2（g）＋eq\f(1,2)O2（g）=H2O（l）ΔH1＝－285.8kJ·mol－1，②C（石墨，s）＋O2（g）=CO2（g）ΔH2＝－393.5kJ·mol－1，③C6H6（l）＋eq\f(15,2)O2（g）=6CO2（g）＋3H2O（l）ΔH3＝－3267.5kJ·mol－1，根據(jù)蓋斯定律，目標(biāo)方程式可由3×①＋6×②－③得到，其ΔH＝（－285.8kJ·mol－1）×3＋（－393.5kJ·mol－1）×6－（－3267.5kJ·mol－1）＝＋49.1kJ·mol－1，故H2（g）與C（石墨，s）生成C6H6（l）的熱化學(xué)方程式為3H2（g）＋6C（石墨，s）=C6H6（l）ΔH＝＋49.1kJ·mol－1。（2）溶液中CO2的濃度與其在空氣中的分壓成正比，比例系數(shù)為ymol·L－1·kPa－1，因此當(dāng)大氣壓強為pkPa，大氣中CO2（g）的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)為x時，溶液中CO2（aq）濃度為ypxmol·L－1。設(shè)溶液中H＋濃度為amol·L－1，由反應(yīng)②CO2（aq）＋H2O（l）=H＋（aq）＋HCOeq\o\al(\s\up1(－),\s\do1(3))（aq），可得c（HCOeq\o\al(\s\up1(－),\s\do1(3))）＝c（H＋）＝amol·L－1，c[CO2（aq）]＝y(tǒng)pxmol·L－1，則K＝eq\f(a2,ypx)，解得a＝eq\r(Kypx)。（3）平衡體系總壓為46kPa，則由2MHCO3（s）eq\o(,\s\up7(△))M2CO3（s）＋H2O（g）＋CO2（g）可得p（H2O）＝p（CO2）＝23kPa，Kp＝23×23。若保持溫度不變，設(shè)開始先通入CO2的壓強為xkPa，平衡時水蒸氣分壓為5kPa時，可列“三段式”：2MHCO3（s）eq\o(,\s\up7(△))M2CO3（s）＋H2O（g）＋CO2（g）起始/kPa0x轉(zhuǎn)化/kPa55平衡/kPa55＋xKp＝23×23＝5×（5＋x），解得x＝100.8，故為使平衡時水蒸氣分壓小于5kPa，CO2（g）初始壓強應(yīng)大于100.8kPa。（4）Li－CO2電池的總反應(yīng)式為4Li＋3CO2=2Li2CO3＋C。①電池中，鋰為負(fù)極，CO2在正極發(fā)生電化學(xué)反應(yīng)，由電池總反應(yīng)式可得正極反應(yīng)為3CO2＋4e－＋4Li＋=2Li2CO3＋C；結(jié)合步驟Ⅰ、Ⅱ、Ⅳ，可得步驟Ⅲ的離子方程式為2COeq\o\al(\s\up1(2－),\s\do1(2))＋CO2=2COeq\o\al(\s\up1(2－),\s\do1(3))＋C。②介質(zhì)呈堿性，應(yīng)用OH－配平，CO2在堿性介質(zhì)中電還原為正丙醇，電極反應(yīng)方程式為3CO2＋18e－＋13H2O=CH3CH2CH2OH＋18OH－。答案：（1）3H2（g）＋6C（石墨，s）=C6H6（l）ΔH＝＋49.1kJ·mol－1（2）eq\r(K2ypx)（3）100.8（4）①正2COeq\o\al(\s\up1(2－),\s\do1(2))＋CO2=2COeq\o\al(\s\up1(2－),\s\do1(3))＋C②3CO2＋18e－＋13H2O=CH3CH2CH2OH＋18OH－3．解析：（2）①反應(yīng)初始時可認(rèn)為cCH4＝1mol·L－1，則根據(jù)初期階段的速率方程可知k＝r1，當(dāng)CH4的轉(zhuǎn)化率為α?xí)r，cCH4＝（1－α）mol·L－1，則此時r2＝（1－α）r1。②由r＝k×cCH4可知，CH4的濃度越大，反應(yīng)速率r越大，A項正確；增加H2濃度，CH4的濃度減小或不變，則r減小或不變，B項錯誤；隨著反應(yīng)的進行，CH4的濃度逐漸減小，則反應(yīng)速率逐漸減小，C項錯誤；降低溫度，該反應(yīng)進行非常緩慢甚至停止，即k也隨著減小，D項正確。（3）①結(jié)合圖示可知CO2在陰極發(fā)生還原反應(yīng)生成CO，即陰極上的反應(yīng)式為CO2＋2e－=CO＋O2－。②設(shè)生成C2H4和C2H6的物質(zhì)的量分別為2mol和1mol，則反應(yīng)中轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量為4mol×2＋2mol×1＝10mol，根據(jù)碳原子守恒，可知反應(yīng)的CH4為6mol；則由CO2→CO轉(zhuǎn)移10mol電子，需消耗5molCO2，則反應(yīng)中消耗CH4和CO2的體積比為6∶5。答案：（2）①（1－α）②AD（3）①CO2＋2e－=CO＋O2－②6∶54．解析：本題考查離子方程式的書寫、影響化學(xué)反應(yīng)速率的因素、原電池的工作原理等知識，考查的化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)是宏觀辨識與微觀探析、變化觀念與平衡思想。（1）HCOeq\o\al(\s\up1(－),\s\do1(3))和H2在催化劑的作用下反應(yīng)生成HCOO－，根據(jù)原子守恒和電荷守恒，可知生成物中還有水，據(jù)此可寫出有關(guān)反應(yīng)的離子方程式。適當(dāng)升高溫度時，催化劑的活性增強，HCOeq\o\al(\s\up1(－),\s\do1(3))催化加氫的反應(yīng)速率增大，相同反應(yīng)時間內(nèi)，HCOeq\o\al(\s\up1(－),\s\do1(3))催化加氫的轉(zhuǎn)化率迅速上升。（2）①負(fù)極發(fā)生氧化反應(yīng)，堿性條件下，HCOO－（其中的碳元素為＋2價）被氧化生成HCOeq\o\al(\s\up1(－),\s\do1(3))（其中的碳元素為＋4價），則負(fù)極的電極反應(yīng)式為HCOO－＋2OH－－2e－=HCOeq\o\al(\s\up1(－),\s\do1(3))＋H2O。正極反應(yīng)中，F(xiàn)e3＋被還原為Fe2＋，F(xiàn)e2＋再被O2在酸性條件下氧化為Fe3＋，F(xiàn)e3＋相當(dāng)于催化劑，因為最終有K2SO4生成，O2氧化Fe2＋的過程中要消耗H＋，故需要補充的物質(zhì)A為H2SO4。②結(jié)合上述分析可知，HCOOH與O2反應(yīng)的離子方程式為2HCOOH＋2OH－＋O2=2HCOeq\o\al(\s\up1(－),\s\do1(3))＋2H2O或2HCOO－＋O2=2HCOeq\o\al(\s\up1(－),\s\do1(3))。（3）①根據(jù)原子守恒并結(jié)合題圖3，可知HCOOD催化釋氫反應(yīng)除生成CO2外，還生成HD。②從題圖3可以看出，HCOOH催化釋氫的第一步是轉(zhuǎn)化為HCOO－，故以HCOOK溶液代替HCOOH催化釋氫，可以提高釋放氫氣的速率，又HCOOK催化釋氫時，氫元素的來源單一，提高釋放出氫氣的純度。答案：（1）HCOeq\o\al(\s\up1(－),\s\do1(3))＋H2eq\o(=,\s\up7(催化劑))HCOO－＋H2O溫度升高反應(yīng)速率增大，溫度升高催化劑的活性增強（2）①HCOO－＋2OH－－2e－=HCOeq\o\al(\s\up1(－),\s\do1(3))＋H2OH2SO4②2HCOOH＋2OH－＋O2=2HCOeq\o\al(\s\up1(－),\s\do1(3))＋2H2O或2HCOO－＋O2=2HCOeq\o\al(\s\up1(－),\s\do1(3))（3）①HD②提高釋放氫氣的速率，提高釋放出氫氣的純度化學(xué)原理綜合應(yīng)用題（B組）1．解析：（1）ΔH＝反應(yīng)物鍵能總和－生成物鍵能總和，根據(jù)熱化學(xué)方程式以及表格中數(shù)據(jù)可得ΔH＝390.8kJ·mol－1×3×2－（946kJ·mol－1＋436.0kJ·mol－1×3）＝＋90.8kJ·mol－1。（2）若反應(yīng)能自發(fā)進行，則ΔG＝ΔH－TΔS<0，代入數(shù)據(jù)，ΔG＝ΔH－TΔS＝90.8×103J·mol－1－T×198.9J·mol－1·K－1<0，則T>456.5K，轉(zhuǎn)化成攝氏溫度，則t>183.5℃，故選C、D。（3）①設(shè)0～t1時間內(nèi)生成的氮氣為xmol，列“三段式”：2NH3?N2＋3H2起始量/mol0.100變化量/mol2xx3x平衡量/mol0.1－2xx3x由題圖可知t1時，氨氣和氫氣的平衡分壓相等，根據(jù)壓強之比等于物質(zhì)的量之比，所以n（NH3）＝n（H2），則3x＝0.1－2x，解得x＝0.02，所以v（H2）＝eq\f(\f(0.02×3mol,3L),t1min)＝eq\f(0.02,t1)mol·L－1·min－1。②t2時將容器容積迅速縮小至原來的一半，N2分壓變?yōu)樵瓉淼?倍；其他條件不變時，容器容積減小，壓強增大，平衡向氣體體積減小的方向移動，即該平衡逆向移動，所以N2分壓先變?yōu)樵瓉淼?倍，后逐漸減小，故選b。③由題圖可知，t1時，反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)，且p（NH3）＝p（H2）＝1.2×100kPa，p（N2）＝0.4×100kPa，則Kθ＝eq\f(\b\lc\[\rc\](\a\vs4\al\co1(\f(p（H2）,pθ)))\s\up12(3)·\f(p（N2）,pθ),\b\lc\[\rc\](\a\vs4\al\co1(\f(p（NH3）,pθ)))\s\up12(2))＝eq\f(\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1.2×100kPa,100kPa)))\s\up12(3)×\f(0.4×100kPa,100kPa),\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1.2×100kPa,100kPa)))\s\up12(2))＝0.48。（4）根據(jù)反應(yīng)物以及兩極產(chǎn)物，可以看出產(chǎn)生氫氣的一極氫元素的化合價變化為＋1→0，發(fā)生還原反應(yīng)，應(yīng)為陰極，產(chǎn)生氮氣的一極氮元素的化合價變化為－3→0，發(fā)生氧化反應(yīng)，應(yīng)為陽極。電解池中，陰離子向陽極移動，所以電解過程中OH－的移動方向為從右往左。（5）陽極上NH3變?yōu)镹2，溶液環(huán)境為堿性，所以陽極的電極反應(yīng)式為2NH3－6e－＋6OH－=N2＋6H2O。答案：（1）＋90.8（2）CD（3）①eq\f(0.02,t1)②b容積迅速縮小至原來的一半時，N2分壓變?yōu)樵瓉淼?倍；其他條件不變時，容器容積減小，壓強增大，平衡向氣體體積減小的方向移動，該平衡逆向移動，所以N2分壓先變?yōu)樵瓉淼?倍，后逐漸減?、?.48（4）從右往左（5）2NH3－6e－＋6OH－=N2＋6H2O2．解析：（1）電解飽和食鹽水制取氯氣時，同時還生成氫氣和氫氧化鈉，該反應(yīng)的化學(xué)方程式是2NaCl＋2H2Oeq\o(=,\s\up7(通電))2NaOH＋H2↑＋Cl2↑。（2）氯氣可以與堿反應(yīng)，所以不能用堿石灰干燥氯氣，A說法錯誤；氯氣可以與水反應(yīng)生成鹽酸和次氯酸，該反應(yīng)是可逆反應(yīng)，在飽和食鹽水中存在濃度較大的氯離子，可以使氯氣的溶解平衡逆向移動，因此氯氣在飽和食鹽水中的溶解度較小，可以通過排飽和食鹽水法收集氯氣，B說法正確；常溫下，干燥氯氣不容易與金屬鐵反應(yīng)，所以可通過加壓使氯氣液化而儲存于鋼瓶中，C說法正確；氫氣和氯氣反應(yīng)生成氯化氫，氯化氫溶于水得到鹽酸，因此工業(yè)上，常用氫氣和氯氣反應(yīng)生成的氯化氫溶于水制取鹽酸，D說法正確。（3）①Cl2（g）?Cl2（aq）表示的是氯氣的溶解平衡，氣體的溶解度隨溫度的升高而減小，即升溫，平衡Cl2（g）?Cl2（aq）逆向移動，說明正向放熱，則ΔH1<0。②根據(jù)化學(xué)方程式和平衡常數(shù)的意義可得，K2＝eq\f(c（H＋）·c（Cl－）·c（HClO）,c（Cl2）)。③Cl2（g）?Cl2（aq）與Cl2（aq）＋H2O（l）?H＋（aq）＋Cl－（aq）＋HClO（aq）相加可得到Cl2（g）＋H2O（l）?H＋（aq）＋Cl－（aq）＋HClO（aq），氯氣在水中的溶解度（以物質(zhì)的量濃度表示）為c，根據(jù)物料守恒可知，c＝c（Cl2）＋eq\f(1,2)c（HClO）＋eq\f(1,2)c（Cl－），由于HCl是強電解質(zhì)，若忽略水的電離和次氯酸的電離，則c（H＋）＝c（Cl－）＝c（HClO），由K2＝eq\f(c（H＋）·c（Cl－）·c（HClO）,c（Cl2）)可知c（Cl－）＝c（HClO）＝[c（Cl2）K2]eq\f(1,3)，由K1＝eq\f(c（Cl2）,p)可知，c（Cl2）＝K1p，則c（Cl－）＝c（HClO）＝（K1K2p）eq\f(1,3)，因此，c＝K1p＋（K1K2p）eq\f(1,3)。（4）根據(jù)反應(yīng)Ⅰ：TiO2（s）＋2Cl2（g）?TiCl4（g）＋O2（g）ΔHⅠ＝181kJ·mol－1，KⅠ＝3.4×10－29，可知該反應(yīng)正向進行程度非常小，正向反應(yīng)還需要吸收能量，所以單獨進行該反應(yīng)是不可能的；加碳消耗氧氣促進反應(yīng)Ⅰ平衡正向移動，同時由反應(yīng)Ⅰ＋反應(yīng)Ⅱ得：TiO2（s）＋2Cl2（g）＋2C（s）=TiCl4（g）＋2CO（g），K＝KⅠKⅡ＝4.08×1019遠(yuǎn)大于KⅠ，從而使TiO2氯化為TiCl4得以實現(xiàn)。（5）由題意可知，在該溫度下，生成對二氯苯的反應(yīng)更容易發(fā)生，說明生成鄰二氯苯的反應(yīng)活化能大，如果想促進生成鄰二氯苯，可以提高反應(yīng)溫度，A正確，C錯誤；還可以通過改變催化劑，改變反應(yīng)途徑，使生成鄰二氯苯的反應(yīng)更容易發(fā)生，B正確；反應(yīng)物濃度對于平行反應(yīng)的影響是相同的，D錯誤。答案：（1）2NaCl＋2H2Oeq\o(=,\s\up7(通電))2NaOH＋H2↑＋Cl2↑（2）A（3）①<②eq\f(c（H＋）·c（Cl－）·c（HClO）,c（Cl2）)③K1p＋（K1K2p）eq\f(1,3)（4）反應(yīng)Ⅰ＋反應(yīng)Ⅱ得TiO2（s）＋2Cl2（g）＋2C（s）=TiCl4（g）＋2CO（g），該反應(yīng)的K＝KⅠKⅡ＝4.08×1019遠(yuǎn)大于KⅠ，反應(yīng)Ⅱ使TiO2氯化為TiCl4得以實現(xiàn)；ΔH＝ΔHⅠ＋ΔHⅡ＝－40kJ·mol－1，反應(yīng)Ⅱ可為反應(yīng)Ⅰ提供所需的能量（5）AB3．解析：（1）氫氣在氧氣中燃燒生成液態(tài)水的反應(yīng)是一個放熱且熵減的反應(yīng)，A項正確；該反應(yīng)是一個自發(fā)的氧化還原反應(yīng)，可以將該反應(yīng)設(shè)計成原電池，將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能，B項正確；是否能觀察到有水生成除了與反應(yīng)能否自發(fā)進行有關(guān)外，還與反應(yīng)的速率有關(guān)，觀察不到有水生成，不能說明該條件下反應(yīng)不能自發(fā)進行，C項錯誤；使用合適的催化劑，有可能使氫氣和氧氣在常溫常壓下快速反應(yīng)，D項正確，故選C。（2）①一個水分子可以形成4個氫鍵。②當(dāng)液體的飽和蒸氣壓與外界大氣壓相等時，液體沸騰，此時的溫度稱為該液體的沸點。由于常溫常壓下，水的沸點為100℃，故100℃時，水的飽和蒸氣壓為1.01×105Pa，故20℃時，壓強為p1，100℃時，壓強為1.01×105Pa，據(jù)此作圖。（3）①水的電離為吸熱過程，溫度升高，水的電離程度增大，導(dǎo)致水的離子積常數(shù)增大。②水的離子積常數(shù)從1.0×10－14增大到1.0×10－10，水電離產(chǎn)生的c（H＋）從10－7mol·L－1增大到10－5mol·L－1，水的電離度是原來的100倍。③根據(jù)圖3可知，乙醇的超臨界水氧化過程中，CO含量先增大再減小，CO2含量一直增大，C2H5OH含量一直減小，可見CO是中間產(chǎn)物，CO2是最終產(chǎn)物，A項正確；由圖4可知，在550℃時，反應(yīng)15s之后，CO含量接近于零，說明乙醇氧化為二氧化碳