新高考2024版高考化學(xué)一輪復(fù)習(xí)微專題小練習(xí)專練44化學(xué)反應(yīng)原理綜合題

專練44化學(xué)反應(yīng)原理綜合題

1.[2023?新課標(biāo)卷]氨是最重要的化學(xué)品之一，我國目前氨的生產(chǎn)能力位居世界首位。

回答下列問題：

13

（1）根據(jù)圖1數(shù)據(jù)計(jì)算反應(yīng)5N2（g）+；H2（g）=NH.3（g）的△，=kJ-mol

-I

F（g）+3H（g）

(i)N2(g)+*?1W

-2N*

I同NH仍2H（g）(u)W+*L

(iii)H2(g)+*-

院NHj（g）+H（g）(iv)叩+*12附

(v)N*+H*中-NH*+*

電力g）4H絲永照

（…）NHj*一*NH3(g)+*

圖1能量:轉(zhuǎn)換關(guān)系圖2反應(yīng)機(jī)理

（2）研究表明，合成氨反應(yīng)在Fe催化劑上可能通過圖2機(jī)理進(jìn)行（*表示催化劑表面

吸附位，N；表示被吸附于催化劑表面的沖）。判斷上述反應(yīng)機(jī)理中，速率控制步驟（即速率

最慢步驟）為（填步驟前的標(biāo)號(hào)），理由是°

（3）合成氨催化劑前驅(qū)體（主要成分為FeA）使用前經(jīng)也還原，生成a-Fe包裹的

Fe304o己知a-Fc屬于立方晶系，晶胞參數(shù)a=287pm,密度為7.8g?cm則a-Fe

晶胞中含有Fe的原子數(shù)為（列出計(jì)算式，阿伏加德羅常數(shù)的值為A；）。

（4）在不同壓強(qiáng)下，以兩種不同組成進(jìn)料，反應(yīng)達(dá)平衡時(shí)氨的摩爾分?jǐn)?shù)與溫度的計(jì)算

結(jié)果如下圖所示。其中一種進(jìn)料組成為加2=0.75、疥2=0.25,另一種為加2=0.675、期2

n.

=0.225、xAr=0.10o(物質(zhì)i的摩爾分?jǐn)?shù)：Xi=-)

77K

圖3

0.40

5OO6007008009001000

77K

圖4

①圖中壓強(qiáng)由小到大的順序?yàn)?判斷的依據(jù)是。

②進(jìn)料組成中含有惰性氣體Ar的圖是。

③圖3中，當(dāng).=20MPa、亦m=0.20時(shí)，氮?dú)獾霓D(zhuǎn)化率a=。該溫度時(shí)，反

13

應(yīng)5N2(g)+5H2(g)制Ik(g)的平衡常數(shù)4=(MPa)f(化為最簡(jiǎn)式)。

2.[2023?全國乙卷]硫酸亞鐵在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中有許多用途，如可用作農(nóng)藥防治小麥黑穗

病，制造磁性氧化鐵、鐵催化劑等?；卮鹣铝袉栴}：

⑴在N?氣氛中，F(xiàn)cSO,?7IL0的脫水熱分解過程如圖所示：

50

45.3%

4038.8%

%

過/

30

*幅20

19.4%

10/

FeSO,?7^9/___________________________

050100150200250300

溫度/工

根據(jù)上述實(shí)驗(yàn)結(jié)果，可知x=，y=

(2)已知下列熱化學(xué)方程式:

FcSO.-7IL0(s)=FeSO,(s)4-7FL0(g)△〃=akJ,mol

FeSOi-AILO(S)=FeSO1(s)+MW)(g)Alk=bkJ,mol

FeSO.-州2()(s)=FeSO,(s)+批0(g)AHs=ckJ?mol

貝ljFeSOi-7H2O(S)+FeS0,?TH.O(S)=2(FeS01?冊(cè)0)(s)的A仁kJ,mol

(3)將FeSOd置入抽空的剛性容器中,升高溫度發(fā)生分解反應(yīng)：2FeS04(s)(s)

+S02(g)+S0：,(g)(I)o平衡時(shí)成O3-7的關(guān)系如下組所示。660K時(shí)，該反應(yīng)的平衡總

壓人=kPa、平衡常數(shù)用(I)=(kPa)2。4(I)隨反應(yīng)溫度升高而

(填“增大”“減小”或“不變”)。

5.0

45

4.0

3.5

M30

>25

。2.0

15

1.0

05

0.0

560600640680720760

77K

(4)提高溫度，上述容器中進(jìn)一步發(fā)生反應(yīng)2s(g)62so?(g)+0?(g)(II),平衡

時(shí)⑶2=(用戌0」、成表示)。在929K時(shí)，2曲=84.6kPa,或0a=35.7kPa,

則pSO?=kPa,A；(II)=kPa(列出計(jì)算式)。

3.[2022?福建卷]異丙醇(CM0)可由生物質(zhì)轉(zhuǎn)化得到，催化異丙醛脫水制取高值化學(xué)

品丙烯(GHJ的工業(yè)化技術(shù)已引起人們的關(guān)注。其主要反應(yīng)如下：

I.CBHSO(g)QC3H$(g)+HQ(g)A〃=+52kJ?mol-1

II.2C3H6(g)=C6H「2(g)△〃=-97kJ?mol-'

回答下列問題：

-1

(1)已知2c3HQ(g)+902(g)=6C02(g)+8由0(g)A/A=-3750kJ-mol,

則CH(g)燃燒生成CO2(g)和H20(g)的熱化學(xué)方程式為

(2)在1350C下，剛性密閉容器中的反應(yīng)體系內(nèi)水蒸氣濃度與反應(yīng)時(shí)間關(guān)系如下表:

反應(yīng)時(shí)間/Us04812t20

H20濃度/ppm024403200360040004100

①4?8us內(nèi)，v(GH?O)=ppm,u

②￡16(填“>”或“=")。

(3)在恒溫剛性密閉容器中，反應(yīng)I、II均達(dá)到平衡的判據(jù)是(填標(biāo)號(hào))。

a.IW(g)的分壓不變

b.混合氣體密度不變

c.n(C3H6)=2/?(CeH12)

d.『正(ILO)=/逆(C3H80)

(4)在一定條件下，若反應(yīng)I、II的轉(zhuǎn)化率分別為98%和40%,則丙烯的產(chǎn)率為。

(5)如圖為反應(yīng)I、II達(dá)到平衡時(shí)1g0與溫度的關(guān)系曲線。［已知：對(duì)于可逆反應(yīng)&A

c/p\4/n、

(g)+加(g)W&(g)+GD(g),任意時(shí)刻Q尸'，、、---'，\，式中p(X)表示物

P(A)?PkD7

質(zhì)X的分壓］

①在350c恒壓平衡體系中充入少量水蒸氣時(shí)，反應(yīng)I的狀態(tài)最有可能對(duì)應(yīng)圖中的

點(diǎn)（填“甲”“乙”或“丙”），判斷依據(jù)是

②350C時(shí)，在密閉容器中加入一定量的CiHO,體系達(dá)到平衡后，測(cè)得口乩2的分壓為x

MPa,則水蒸氣的分壓為MPa（用含x的代數(shù)式表示）。

專練44化學(xué)反應(yīng)原理綜合題

1.答案：（1）-45

（2）（ii）在化學(xué)反應(yīng)中，最大的能壘為速率控制步驟，而斷開化學(xué)鍵的步驟都屬于

能壘，由于N三N的鍵能比1I—H鍵的大很多，因此，在上述反應(yīng)機(jī)理中，速率控制步驟為（ii）

7.8X2873/7

⑶56X100

（4）①合成氨的反應(yīng)為氣體分子數(shù)減少的反應(yīng)，壓強(qiáng)越大平衡時(shí)氨的摩爾

分?jǐn)?shù)越大②圖4

③33.33%

解析：（1）在化學(xué)反應(yīng)中，斷開化學(xué)鍵要消耗能量，形成化學(xué)鍵要釋放能量，反應(yīng)的焰

變等于反應(yīng)物的鍵能總和與生成物的鍵能總和的差，因此，由圖1數(shù)據(jù)可知，反應(yīng)JN2（g）

3

",

比（g）=NH3<g）的△//=（473十654—436—397—339）kJ-inol=-45kJ-mul

，（2）由圖1中信息可知，|N2（g）=N（g）的A//=+473kJ則N三N的鍵能

3

為946kJ-niolf；-Ih（g）=311（g）的A//=+654kJ-mol-1,則11—11鍵的鍵能為436

kJ-mor,.在化學(xué)反應(yīng)中，最大的能壘為速率控制步驟，而斷開化學(xué)鍵的步驟都屬于能壘，

由于N三N的鍵能比H-H鍵的大很多，因此，在上述反應(yīng)機(jī)理中，速率控制步驟為（ii）。

（3）已知a-Fe屬于立方晶系，晶胞參數(shù)a=287pm,密度為7.8g-cm-*3,設(shè)其晶胞中

56xX1930

含有Fe的原子數(shù)為x,則a-Fc晶體密度P=-^——rg?cm'=7.8g?cm-\解得x

J.黑21K，即a?Fe晶胞中含有Fe的原子數(shù)為啜需1。(4)①合成氨的反應(yīng)中，

壓強(qiáng)越大越有利于氨的合成，因此，壓強(qiáng)越大平衡時(shí)氨的摩爾分?jǐn)?shù)越大。由圖中信息可知，

在相同溫度下，反應(yīng)達(dá)平衡時(shí)氨的摩爾分?jǐn)?shù)因此，圖中壓強(qiáng)由小到大的順序?yàn)?/p>

P—,②對(duì)比圖3和圖4中的信息可知，在相同溫度和相同壓強(qiáng)下，圖4中平衡時(shí)氨

的摩爾分?jǐn)?shù)較小。在恒壓下充入惰性氣體Ar,反應(yīng)混合物中各組分的濃度減小，各組分的

分壓也減小，化學(xué)平衡要朝氣體分子數(shù)增大的方向移動(dòng)，因此，充入惰性氣體Ar不利于合

成氨，進(jìn)料組成中含有惰性氣體Ar的圖是圖4。③圖3中，進(jìn)料組成為加=0.75、心12=0.25

兩者物質(zhì)的量之比為3：1.假設(shè)進(jìn)料中氫氣和氮?dú)獾奈镔|(zhì)的量分別為3moi和1mol,達(dá)到

平衡時(shí)氮?dú)獾淖兓繛閤mol，則有：

3H2(g)2NII3(g)

始(mol)30

變(mol)

平(mol)2x

2x1

當(dāng).=20\IPa、ANH：,=O.20時(shí)，xNH：尸二=0.20,解得,則氮?dú)獾霓D(zhuǎn)化率a

,1AXo

i92

=T^33.33%,平衡時(shí)帖、比、NIL的物質(zhì)的量分別為鼻mol.2mol.-mol,其物質(zhì)的量

oJJ

131(即)25

分?jǐn)?shù)分別為三、三、三，則該溫度下K，p=1----------=77777^(MPa)Y,因此，該

那X(即)

=<(MPa)

溫度時(shí)，反應(yīng):N2(g)4-7H?(g)WNH：,(g)的平衡常數(shù)庶=y)K：\/?7v°inn

=VS(MPa)t。

2.答案：(1)41(2)(a+c-2Z?)

(3)32.25增大

解析：(1)由圖中信息可知,當(dāng)失重比為19.4%時(shí),FeSO,?7IW轉(zhuǎn)化為FeS信?加20,

1O(7—v)

則—k-=19.4%,解得x=4；當(dāng)失重比為38.8%時(shí)，F(xiàn)eSO；?7H20轉(zhuǎn)化為FeSO,?加0,

則正=38.8%,解得尸1。

Z?o

(2)①FeS0i?7H「0's)=FeSO,(s)+7HQ(g)=akJ?mol-1

②FeSOi?冊(cè)()(s)=FeSO!(s)+*W(g)△%=?kJ?mol-'

③FeSOi?MLO(s)^FeSOi(s)+川?0(g)AHs=ckJ,mol-1

根據(jù)蓋斯定律可知，①+③一②X2可得FeSO,?7H20(S)+FeSO】?批0(s)=2

(FeSO,?AH20)(S),貝ijXH=(a+c—26)kJ-mol，

(3)將FeSOi置入抽空的剛性容器中，升高溫度發(fā)生分解反應(yīng)：2FeS04(s)邛Mh(s)

+SQ(g)+S0：,(g)(I)0由平衡時(shí)pSO：，的關(guān)系圖可知，660K時(shí)，成。：，=1.5kPa,

則戌。2=1.5kPa,因此，該反應(yīng)的平衡總壓〃怠=3kPa、平衡常數(shù)4(I)=1.5kPaX1.5

kPa=2.25(kPa)鼠由圖中信息可知，成0s隨著溫度升高而增大，因此，4(I)隨反應(yīng)

溫度升高而增大。

(4)提高溫度，上述容器中進(jìn)一步發(fā)生反應(yīng)2sCh(g)02s0?(g)+02(g)(II),在同

溫同壓下，不同氣體的物質(zhì)的量之比等于其分壓之比，由于僅發(fā)生反應(yīng)(I)時(shí)成。3=壯。2,

則成。3+24)2=虎。2—2汝，因此，平衡時(shí)以2。在929K時(shí)，,總=84.6

kPa、成0,=35.7kPa,則成Os+pS02+p02=夕的、戌Os+2/A=成。2—2以h,聯(lián)立方

程組消去，可得3ps0：+5戌=4〃◎，代入相關(guān)數(shù)據(jù)可求出戌0?=46.26kPa,則/XL

(46.26kPa)12X2.64kPa

=84.6kPa-35.7kPa-46.26kPa=2.64kPa,A；,(II)=

(35.7kPa)-

46.26?X2.64

-3577-kPa。

3.答案：(1)2c3H61g)+902(g)=6C02(g)+6H2O(g)△歸一3854kJ-mol

(2)①190②》⑶ad(4)58.8%(5)①甲反應(yīng)I平衡曲線為N,恒壓時(shí)充

入水蒸氣，Q>K，②+2外

解析：(1)將題給反應(yīng)依次編號(hào)為①、②、③，利用蓋斯定律，由③一①X2得：2aH6

(g)I902(g)=6C02(g)1650(g)△〃=-3854kJ?mo「1(2)①由表中數(shù)據(jù)知,

4?8Hs內(nèi)，比0的濃度變化為(3200—2440)ppm,則；(C：H(0)=7(H2)=

'4：4S

=190ppm-us-'o②隨著反應(yīng)的進(jìn)行，反應(yīng)物濃度逐漸減小，反應(yīng)速率逐漸減慢，比較表

中數(shù)據(jù)知￡>16。(3)反應(yīng)I、II均為氣體分子數(shù)變化的反應(yīng)，當(dāng)1L0(g)的分壓不變時(shí)，

反應(yīng)達(dá)到平衡，a正確；反應(yīng)體系中均為氣體，氣體質(zhì)量為定值，反應(yīng)體系為恒溫剛性密閉

容器，容器體積不變，故混合氣體密度為定值，b錯(cuò)誤；化學(xué)平衡的標(biāo)志是體系中各物質(zhì)的

濃度或物質(zhì)的量不變,n(CH)=2/7CHQ,不能說明反應(yīng)體系中各物質(zhì)的量不變,即不

能判斷反應(yīng)為平衡狀態(tài)，c錯(cuò)誤；由方程式知，/正(HeO)=/比(C3HHO)=/逆(H20),正、

逆反應(yīng)速率相等，反應(yīng)達(dá)平衡狀態(tài)，d正確。(4)設(shè)C3HQ為1mol,由于C』hO(g)

(g)+H2O(g)的轉(zhuǎn)化率為98%,則反應(yīng)I生成的CM；為0.98mol,2c3H6(g)-CM2(g)

的轉(zhuǎn)化率為40%,反應(yīng)H消耗的C3H6為0.98molX40%=0.392mob則丙烯的產(chǎn)率為

0.98mol—().392mcl

XI00%=58.8%o

1mol

反應(yīng)I為吸熱反應(yīng)，升高溫度，平衡右移，igQp增大,

曲線N為反應(yīng)I的愴Qp與溫度的關(guān)系曲線

8

6反應(yīng)口為放熱反應(yīng)，

升高溫度，平衡左

_4

Q-

002