新教材適用2025版高考化學(xué)二輪總復(fù)習(xí)題型能力提升訓(xùn)練一化學(xué)反應(yīng)原理綜合題

題型實(shí)力提升訓(xùn)練(一)1.(2024·河北滄州二模)氮及其化合物在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中有著重要應(yīng)用，削減氮的氧化物在大氣中的排放是環(huán)境愛護(hù)的重要內(nèi)容之一。Ⅰ.肯定條件下，用CH4催化還原可消退NO污染。已知：①CH4(g)＋2NO2(g)N2(g)＋CO2(g)＋2H2O(g)ΔH＝－865.0kJ·mol－1②2NO(g)＋O2(g)2NO2(g)ΔH＝－112.5kJ·mol－1(1)N2和O2完全反應(yīng)，每生成2.24L(標(biāo)準(zhǔn)狀況)NO時，汲取8.9kJ的熱量；則CH4(g)＋4NO(g)2N2(g)＋CO2(g)＋2H2O(g)ΔH＝_－1_155.5__kJ·mol－1。(2)反應(yīng)②分兩步進(jìn)行，其反應(yīng)歷程與能量變更關(guān)系如圖所示，寫出確定NO氧化反應(yīng)速率的化學(xué)方程式：N2O2(g)＋O2(g)2NO2(g)。(3)將2molNO(g)、1molO2(g)和1molHe(g)通入反應(yīng)器，在溫度T、壓強(qiáng)p條件下進(jìn)行反應(yīng)②和2NO2(g)N2O4(g)。平衡時，若O2、NO2與N2O4三者的物質(zhì)的量相等，則NO轉(zhuǎn)化率為_60%__，反應(yīng)②平衡常數(shù)Kp＝eq\f(15,8p)(用含p的代數(shù)式表示，不考慮N2O4)。Ⅱ.汽車尾氣中的氮氧化物可利用如下反應(yīng)處理：2NO(g)＋2CO(g)N2(g)＋2CO2(g)ΔH＝－746.8kJ·mol－1，試驗(yàn)測得，v正＝k正·c2(NO)·c2(CO)，v逆＝k逆·c(N2)·c2(CO2)(k正、k逆為速率常數(shù)，只與溫度有關(guān))。(4)達(dá)到平衡后，僅上升溫度，k正增大的倍數(shù)_<__k逆增大的倍數(shù)(填“>”“<”或“＝”)。Ⅲ.近年來，低溫等離子技術(shù)是在高壓放電下，O2產(chǎn)生O*自由基，O*自由基將NO氧化為NO2后，再用Na2CO3溶液汲取，達(dá)到消退NO的目的。試驗(yàn)室將模擬氣(N2、O2、NO)以肯定流速通入低溫等離子體裝置，試驗(yàn)裝置如圖所示。(5)等離子體技術(shù)在低溫條件下可提高NO的轉(zhuǎn)化率，緣由是_NO與O2反應(yīng)生成NO2是放熱反應(yīng)，低溫有利于反應(yīng)正向進(jìn)行__。(6)其他條件相同，等離子體的電功率與NO的轉(zhuǎn)化率關(guān)系如圖所示，當(dāng)電功率為30W時，NO轉(zhuǎn)化率達(dá)到最大的緣由可能是_當(dāng)電功率小于30_W時，隨功率增大，產(chǎn)生更多的O*自由基，NO更易被氧化為NO2，NO轉(zhuǎn)化率增大；當(dāng)電功率大于30_W時，隨功率增大，N2和O2在放電時會生成NO，NO轉(zhuǎn)化率減小__?！窘馕觥?1)N2和O2完全反應(yīng)，每生成2.24L(標(biāo)準(zhǔn)狀況)NO時n(NO)＝eq\f(2.24L,22.4L·mol－1)＝0.1mol，汲取8.9kJ的熱量，則生成2molNO汲取熱量Q＝8.9kJ×20＝178kJ，即熱化學(xué)方程式③為N2(g)＋O2(g)=2NO(g)ΔH＝＋178kJ·mol－1，依據(jù)蓋斯定律，反應(yīng)①＋②－③整理可得CH4(g)＋4NO(g)=2N2(g)＋CO2(g)＋2H2O(g)ΔH＝－1155.5kJ·mol－1。(2)由圖可知，Ea2>Ea1，說明其次步反應(yīng)的活化能大，反應(yīng)速率慢，確定NO氧化反應(yīng)速率，其化學(xué)方程式為N2O2(g)＋O2(g)2NO2(g)。(3)由題目信息可知，2molNO(g)、1molO2(g)和1molHe(g)通入反應(yīng)器，在溫度T、壓強(qiáng)p條件下進(jìn)行反應(yīng)。設(shè)平衡時n(NO)＝xmol，n(NO2)＝n(O2)＝n(N2O4)＝y(tǒng)mol，依據(jù)N守恒可得x＋3y＝2，依據(jù)O守恒可得x＋8y＝4，解得n(NO)＝xmol＝0.8mol，n(NO2)＝n(O2)＝n(N2O4)＝y(tǒng)mol＝0.4mol。NO轉(zhuǎn)化率為eq\f(2－0.8,2)×100%＝60%；反應(yīng)②平衡常數(shù)Kp＝eq\f(\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(0.4p,3)))2,\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(0.8p,3)))2×\f(0.4p,3))＝eq\f(15,8p)。(4)該反應(yīng)的正反應(yīng)為放熱反應(yīng)，上升溫度平衡逆向移動，則正反應(yīng)速率小于逆反應(yīng)速率，則k正增大的倍數(shù)<k逆增大的倍數(shù)。(5)NO與O2反應(yīng)生成NO2是放熱反應(yīng)，低溫有利于反應(yīng)正向進(jìn)行，在低溫條件下可提高NO的轉(zhuǎn)化率。(6)當(dāng)電功率小于30W時，隨功率增大，產(chǎn)生更多的O*自由基，NO更易被氧化為NO2，NO轉(zhuǎn)化率增大；當(dāng)電功率大于30W時，隨功率增大，N2和O2在放電時會生成NO，NO轉(zhuǎn)化率減小。2.(2024·湖南永州二模)利用晶格氧部分氧化甲烷制合成氣(CO與H2)技術(shù)將傳統(tǒng)甲烷重整反應(yīng)分解為幾個氣固相反應(yīng)，實(shí)現(xiàn)燃料與氧氣不接觸，其一般模型如圖所示：在肯定溫度下，該模型涉及的主要反應(yīng)如下：主反應(yīng)：2CeO2(s)＋CH4(g)=Ce2O3(s)＋CO(g)＋2H2(g)ΔH1＝＋352.5kJ·mol－1副反應(yīng)：8CeO2(s)＋CH4(g)=4Ce2O3(s)＋CO2(g)＋2H2O(g)ΔH2＝＋700kJ·mol－1甲烷裂解反應(yīng)：CH4(g)=C(s)＋2H2(g)ΔH3＝＋90kJ·mol－1載氧體復(fù)原晶格氧反應(yīng)：2Ce2O3(s)＋O2(g)=4CeO2(s)ΔH4＝－751kJ·mol－1請回答下列問題：(1)模型中載氧體中Ce的價態(tài)：載氧體Ⅰ_>__載氧體Ⅱ(填“>”“<”或“＝”)。(2)該模型部分氧化甲烷制合成氣的反應(yīng)方程式為2CH4(g)＋O2(g)=2CO(g)＋4H2(g)，該溫度下反應(yīng)的ΔH＝_－46__kJ·mol－1。(3)已知副反應(yīng)的ΔS＝＋549J·mol－1·K－1，下列溫度下反應(yīng)能自發(fā)進(jìn)行的是_C__(填標(biāo)號)。A．750℃ B．950℃C．1050℃(4)限制投料比為n(CeO2)∶n(CH4)＝2∶1、壓強(qiáng)為100kPa時，平衡時C(s)及各氣體的物質(zhì)的量隨溫度的變更如圖a所示：已知：X(H2)＝eq\f(nH2,nH2＋nH2O)×100%，X(CO)＝eq\f(nCO,nCO＋nCO2)×100%①圖a中c曲線對應(yīng)的氣體為_CO__。②圖a中忽視CO2(g)與c氣體，486℃平衡時，n(H2O)＝_0.2__mol。(5)當(dāng)n(CH4)＝1mol、p＝100kPa時，限制不同n(CeO2)，平衡時n(C)、X(H2)、X(CO)與溫度的關(guān)系如圖b所示，請說明當(dāng)反應(yīng)體系溫度低于1000℃時，n(CeO2)越大，溫度越高，越有利于合成氣的生成：_生成合成氣的反應(yīng)為吸熱的氣體分子數(shù)增大的反應(yīng)，體系溫度低于1_000_℃時，溫度上升平衡正向移動，n(CeO2)越大，則反應(yīng)后甲烷的量減小，壓強(qiáng)減小，平衡正向移動__?！窘馕觥?1)載氧體Ⅱ和氧氣反應(yīng)，反應(yīng)后氧元素得到電子化合價降低，依據(jù)電子守恒可知，則載氧體中Ce的化合價上升，故模型中載氧體中Ce的價態(tài)：載氧體Ⅰ＞載氧體Ⅱ。(2)已知：①2CeO2(s)＋CH4(g)=Ce2O3(s)＋CO(g)＋2H2(g)ΔH1＝＋352.5kJ·mol－1，②2Ce2O3(s)＋O2(g)=4CeO2(s)ΔH4＝－751kJ·mol－1，由蓋斯定律可知，2×①＋②得：2CH4(g)＋O2(g)=2CO(g)＋4H2(g)ΔH＝2×(＋352.5kJ·mol－1)＋(－751kJ·mol－1)＝－46kJ·mol－1。(3)依據(jù)ΔH－TΔS<0，反應(yīng)可以自發(fā)進(jìn)行，則(＋700kJ·mol－1)－T×(＋0.549kJ·mol－1·K－1)<0，T>1275K＝1002℃，故選C。(4)①圖a中已知H2O、CO2氣體的曲線，反應(yīng)中投料CH4，CH4隨著反應(yīng)氣量削減，故a為CH4；由主反應(yīng)化學(xué)方程式可知，消耗1分子CH4生成CO、2分子H2，且CH4裂解反應(yīng)也生成H2，故b為H2，c曲線對應(yīng)的氣體為CO。②圖a中忽視CO2(g)與c氣體，其實(shí)CH4為1.0mol，486℃平衡時，CH4、H2均為0.6mol，則生成H2須要消耗0.3molCH4，副反應(yīng)消耗CH4的物質(zhì)的量為(1.0mol－0.6mol)－0.3mol＝0.1mol，則生成n(H2O)＝0.2mol。(5)生成合成氣的反應(yīng)為吸熱的氣體分子數(shù)增大的反應(yīng)，體系溫度低于1000℃時，溫度上升平衡正向移動，n(CeO2)越大，則反應(yīng)后甲烷的量減小，壓強(qiáng)減小，平衡正向移動，故n(CeO2)越大，溫度越高，越有利于合成氣的生成。3.(2024·廣東梅州二模)除去廢水中Cr(Ⅵ)的方法有多種。請按要求回答下列問題。(1)室溫下，含Cr(Ⅵ)的微粒在水溶液中存在如下平衡：H2CrO4(aq)H＋(aq)＋HCrOeq\o\al(－,4)(aq)ΔH1HCrOeq\o\al(－,4)(aq)H＋(aq)＋CrOeq\o\al(2－,4)(aq)ΔH22HCrOeq\o\al(－,4)(aq)Cr2Oeq\o\al(2－,7)(aq)＋H2O(l)ΔH3①室溫下，反應(yīng)2CrOeq\o\al(2－,4)(aq)＋2H＋(aq)Cr2Oeq\o\al(2－,7)(aq)＋H2O(l)的ΔH＝_ΔH3－2ΔH2__(用含ΔH1、ΔH2或ΔH3的代數(shù)式表示)。②基態(tài)Cr3＋核外電子排布式為_[Ar]3d3__。③室溫下，初始濃度為1.0mol·L－1的Na2CrO4溶液中c(Cr2Oeq\o\al(2－,7))隨c(H＋)的變更如圖所示。依據(jù)A點(diǎn)數(shù)據(jù)計(jì)算反應(yīng)2CrOeq\o\al(2－,4)＋2H＋Cr2Oeq\o\al(2－,7)＋H2O的K＝_1.0×1014__，下列關(guān)于該反應(yīng)的說法不正確的是_AC__。A．加水稀釋，平衡右移，K值增大B．若達(dá)到A點(diǎn)的時間為5s，則v(CrOeq\o\al(2－,4))＝0.1mol·L－1·s－1C．若上升溫度，溶液中CrOeq\o\al(2－,4)的平衡轉(zhuǎn)化率減小，則該反應(yīng)的ΔH>0(2)NaHSO3與熟石灰除Cr(Ⅵ)法：向酸性廢水中加入NaHSO3，再加入熟石灰，使Cr3＋沉淀。①試驗(yàn)中的NaHSO3作用是_將Cr(Ⅵ)還原為Cr(Ⅲ)__。②Cr(Ⅲ)在水溶液中的存在形態(tài)分布如圖所示。當(dāng)pH>12時，Cr(Ⅲ)去除率下降的緣由可用離子方程式表示為Cr(OH)3＋OH－=[Cr(OH)4]－。(3)微生物法①用硫酸鹽還原菌(SRB)處理含Cr(Ⅵ)廢水時，Cr(Ⅵ)去除率隨溫度的變更如圖所示。55℃時，Cr(Ⅵ)的去除率很低的緣由是_55_℃時，硫酸鹽還原菌發(fā)生變性，幾乎失去活性__。②水體中，F(xiàn)e合金在SRB存在條件下腐蝕的機(jī)理如圖所示。Fe腐蝕后生成FeS的過程可描述為：Fe失去電子轉(zhuǎn)化為Fe2＋，H2O得到電子轉(zhuǎn)化為H，_SOeq\o\al(2－,4)被H還原為S2－，S2－與Fe2＋結(jié)合為FeS__。(4)可用電解法將廢水中鉻酸鉀溶液制成重鉻酸鉀，其工作原理如圖所示：①該制備過程總反應(yīng)的化學(xué)方程式為4K2CrO4＋4H2Oeq\o(=,\s\up7(通電))2K2Cr2O7＋2H2↑＋O2↑＋4KOH。②電解一段時間后，陽極區(qū)溶液中K＋的物質(zhì)的量由amol變成bmol，則生成的重鉻酸鉀的物質(zhì)的量為eq\f(a－b,2)mol。【解析】(1)①已知：Ⅱ.HCrOeq\o\al(－,4)(aq)H＋(aq)＋CrOeq\o\al(2－,4)(aq)ΔH2，Ⅲ.2HCrOeq\o\al(－,4)(aq)Cr2Oeq\o\al(2－,7)(aq)＋H2O(l)ΔH3，由蓋斯定律，反應(yīng)Ⅲ－2×Ⅱ得2CrOeq\o\al(2－,4)(aq)＋2H＋(aq)Cr2Oeq\o\al(2－,7)(aq)＋H2O(l)，則ΔH＝ΔH3－2ΔH2。②Cr為24號元素，其核外電子排布式為[Ar]3d54s1，則Cr3＋核外電子排布式為[Ar]3d3。③從圖看出A點(diǎn)時，c(H＋)＝1.0×10－7mol·L－1時Cr2Oeq\o\al(2－,7)為0.25mol·L－1，由原子守恒得CrOeq\o\al(2－,4)為1.0－0.25×2＝0.5mol·L－1。則K＝eq\f(cCr2O\o\al(2－,7),c2CrO\o\al(2－,4)c2H＋)＝eq\f(0.25,0.52×1.0×10－72)＝1.0×1014。加水稀釋溶液中的Q>K，平衡逆向移動，同時沒有變更溫度，K值不變，A項(xiàng)錯誤；A點(diǎn)Cr2Oeq\o\al(2－,7)為0.25mol·L－1，由原子守恒得溶液中的CrOeq\o\al(2－,4)為1.0－0.25×2＝0.5mol·L－1，則v(CrOeq\o\al(2－,4))＝eq\f(1－0.5,5)mol·L－1·s－1＝0.1mol·L－1·s－1，B項(xiàng)正確；升溫CrOeq\o\al(2－,4)轉(zhuǎn)化率減小即平衡逆向移動，說明逆向?yàn)槲鼰岱磻?yīng)，該反應(yīng)為放熱反應(yīng)，ΔH<0，C項(xiàng)錯誤。故選AC。(2)試驗(yàn)中將Cr(Ⅵ)還原為Cr(Ⅲ)進(jìn)而生成Cr(OH)3沉淀除去，則NaHSO3將Cr(Ⅵ)還原為Cr(Ⅲ)，便于沉淀除去。從圖分析pH>12時[Cr(OH)4]－增大而Cr(OH)3降低，則反應(yīng)為Cr(OH)3＋OH－=[Cr(OH)4]－。(3)①溫度過高，硫酸鹽還原菌失活導(dǎo)致去除率降低。②從圖看H和SOeq\o\al(2－,4)經(jīng)SRB細(xì)胞膜之后轉(zhuǎn)變?yōu)镾2－和H2O，S2－再與Fe2＋結(jié)合為FeS。(4)陰極區(qū)為H＋放電產(chǎn)生H2。陽極區(qū)OH－放電產(chǎn)生H＋和O2，H＋促使2CrOeq\o\al(2－,4)＋2H＋Cr2Oeq\o\al(2－,7)＋H2O平衡正向移動從而制備K2Cr2O7?？偡磻?yīng)為4K2CrO4＋4H2Oeq\o(=,\s\up7(通電))2K2Cr2O7＋2H2↑＋O2↑＋4KOH。由方程式看出每生成1molK2Cr2O7產(chǎn)生2molKOH，即2molK＋移入陰極區(qū)產(chǎn)生KOH。當(dāng)陽極區(qū)K＋由amol變?yōu)閎mol產(chǎn)生K2Cr2O7為eq\f(a－b,2)mol。4.(2024·山東聊城二模)甲醇是重要的化工原料，探討甲醇的制備及用途在工業(yè)上有重要的意義。(1)一種重要的工業(yè)制備甲醇的反應(yīng)為：①CO2(g)＋3H2(g)CH3OH(g)＋H2O(g)ΔH②CO2(g)＋H2(g)CO(g)＋H2O(g)ΔH1＝＋40.9kJ/mol③CO(g)＋2H2(g)CH3OH(g)ΔH2＝－90.4kJ/mol試計(jì)算ΔH＝_－49.5__kJ/mol。(2)對于反應(yīng)CO2(g)＋3H2(g)CH3OH(g)＋H2O(g)，v正＝k正·p(CO2)·p3(H2)，v逆＝k逆·p(CH3OH)·p(H2O)。其中k正、k逆分別為正、逆反應(yīng)速率常數(shù)，p為氣體分壓(分壓＝物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)×總壓)。在540K下，分別按初始投料比n(CO2)∶n(H2)＝3∶1，n(CO2)∶n(H2)＝1∶1、n(CO2)∶n(H2)＝1∶3進(jìn)行反應(yīng)，測得H2的平衡轉(zhuǎn)化率隨壓強(qiáng)變更的關(guān)系如圖所示：①投料比n(CO2)∶n(H2)＝1∶3的曲線是_c__(填“a”“b”或“c”)。②已知點(diǎn)N在曲線b上，計(jì)算該溫度下壓強(qiáng)平衡常數(shù)Kp＝_0.32__(MPa)－2(用平衡分壓代替平衡濃度計(jì)算)。③該溫度下，測得某時刻p(CO2)＝0.2MPa，p(CH3OH)＝p(H2O)＝0.1MPa，p(H2)＝0.4MPa，此時v正∶v逆＝_0.41__(保留2位有效數(shù)字)。(3)甲醇催化制取丙烯的反應(yīng)為3CH3OH(g)CH3CH=CH2(g)＋3H2O(g)。已知Arrhenius閱歷公式為Rlnk＝－eq\f(Ea,T)＋C(其中Ea為活化能，k為速率常數(shù)，R和C為常數(shù))。該反應(yīng)的Arrhenius閱歷公式的試驗(yàn)數(shù)據(jù)如圖所示：①該反應(yīng)的活化能Ea＝_15.0__kJ/mol。②當(dāng)用更高效催化劑時，請?jiān)趫D中畫出Rlnk與eq\f(1,T)關(guān)系的曲線。](4)目前世界上一半以上的乙酸都采納甲醇與CO反應(yīng)來制備：CH3OH(g)＋CO(g)HC3COOH(l)ΔH<0。在恒壓密閉容器中通入肯定量的CH3OH和CO氣體，測得甲醇的轉(zhuǎn)化率隨溫度變更關(guān)系如圖所示：①溫度為T1時，該反應(yīng)的正反應(yīng)速率v正(B)_>__v逆(A)(填“>”“＝”或“<”)。②B、C、D三點(diǎn)逆反應(yīng)速率由大到小的依次為_v(D)>v(C)>v(B)__[用“v(D)”“v(C)”“v(B)”表示]?！窘馕觥?1)已知②CO2(g)＋H2(g)CO(g)＋H2O(g)ΔH1＝＋40.9kJ/mol，③CO(g)＋2H2(g)CH3OH(g)ΔH2＝－90.4kJ/mol，依據(jù)蓋斯定律，由②＋③得反應(yīng)①CO2(g)＋3H2(g)CH3OH(g)＋H2O(g)ΔH＝ΔH1＋ΔH2＝＋40.9kJ/mol－90.4kJ/mol＝－49.5kJ/mol。(2)①投料比越大，氫氣的平衡轉(zhuǎn)化率越高，因此a代表n(CO2)∶n(H2)＝3∶1，