高考化学二轮复习 专题二 非选择题专项训练三 化学反应原理.doc

非选择题专项训练三化学反应原理1.(2015湖北宜昌模拟)煤化工中两个重要反应为c(s)+h2o(g)h2(g)+co(g)h=+131. 3 kjmol-1,co(g)+h2o(g)co2(g)+h2(g)。(1)下列说法正确的是(填字母)。a.在容积固定的容器中进行反应,当混合气体的密度不再变化时反应达到最大限度b.反应中增加c(s)的量能增大反应速率c.在密闭容器中反应达平衡时,其他条件不变,分离出产生的h2对正反应速率无影响(2)若工业上要增大反应的速率,最经济的措施为。(3)现将不同量的co(g)和h2o(g)分别通入2 l恒容密闭容器中进行反应,得到如下三组数据:实验组温度/起始量/mol平衡量/mol达到平衡所需时间/mincoh2oh2co2650421.61.65900210.50.53900abcdt实验中,从反应开始到反应达到平衡时,以h2o(g)表示的平均反应速率为。反应的h0(填“大于”“小于”或“等于”)。实验中,若平衡时,co的转化率大于水蒸气的,则a、b必须满足的关系是,与实验相比,化学平衡常数(填“增大”“减小”或“不变”)。若在900 时,实验反应达到平衡后,向容器中再充入1 mol co、0.5 mol h2o(g)、0.2 mol co2、0.5 mol h2,平衡移动(填“向正反应方向”“向逆反应方向”或“不”)。(4)co、h2可用于制备甲醇和甲醚,其反应为(m、n均大于0):()co(g)+2h2(g)ch3oh(g)h=-m kjmol-1()2co(g)+4h2(g)ch3och3(g)+h2o(g)h=-n kjmol-1已知2ch3oh(g)ch3och3(g)+h2o(g)h0则m与n的关系为。2.(2015广东汕头模拟)近年,阴霾天气出现频率不断增大。减少污染气体排放,合理利用或转化no2、so2、co、no等气体成为世界共同关注的课题。(1)在一定条件下,环境科学家利用co和h2合成多种有价值产品。合成下列产品原子利用率最高的是。a.葡萄糖b.二甲醚(ch3och3)c.乙醇d.甲醇(2)回收硫酸厂和烟气中的二氧化硫制硫酸,模拟装置如图所示:已知电子由铂极经外电路流向石墨电极。写出铂极反应式:。反应过程中,石墨电极附近电解质溶液的ph。(填“增大”“减小”或“不变”)(3)在一定条件下nh3和no2反应:8nh3(g)+6no2(g)7n2(g)+12h2o(g)在2 l恒容密闭容器中充入8 mol nh3、6 mol no2在一定条件下反应,混合气体中氮气物质的量与时间关系如下表所示:t/min2468101215n(n2)/mol0.501.503.04.24.84.94.9写出化学平衡常数表达式:。计算反应前8 min时氨气的平均反应速率为。在该条件下,no2最大转化率为。升高温度,上述反应的平衡常数将。a.增大b.减小c.不变d.变化不确定(4)已知部分热化学方程式如下:n2(g)+3h2(g)2nh3(g)h1n2(g)+o2(g)2no(g)h22h2(g)+o2(g)2h2o(g)h34nh3(g)+5o2(g)4no(g)+6h2o(g)h4h4=。3.(2015安徽合肥检测)甲醇是一种重要的化工原料,在生产中有着重要的应用。工业上用甲烷氧化法合成甲醇的反应有:()ch4(g)+co2(g)2co(g)+2h2(g)h1=+247.3 kjmol-1()co(g)+2h2(g)ch3oh(g)h2=-90.1 kjmol-1()2co(g)+o2(g)2co2(g)h3=-566.0 kjmol-1回答下列问题:(1)镍合金是反应()的重要催化剂。工业上镍的制备工艺流程包括:硫化镍(nis)制粒后在1 100 的温度下焙烧产生氧化镍;采用炼钢用的电弧炉,用石油焦(主要成分为碳)作还原剂,在1 6001 700 的温度下还原氧化镍生成金属镍熔体。写出这两步反应的化学方程式:。(2)用ch4和o2直接制备甲醇的热化学方程式为。根据化学反应原理,分析反应()对ch4转化率的影响是。(3)某温度下,向4 l密闭容器中通入6 mol co2和6 mol ch4,发生反应(),平衡体系中各组分的体积分数均为,则此温度下该反应的平衡常数k=,ch4的转化率为。(4)工业上可通过甲醇羰基化法制取甲酸甲酯,反应方程式为:ch3oh(g)+co(g)hcooch3(g)h=-29.1 kjmol-1。科研人员对该反应进行了研究,部分研究结果如下:压强对甲醇转化率的影响压强一定时温度对反应速率的影响从压强对甲醇转化率的影响“效率”看,工业制取甲酸甲酯应选择的压强是。实际工业生产中采用的温度是80 ,其理由是。(5)直接甲醇燃料电池(简称dmfc)由于结构简单、能量转化率高、对环境无污染,可作为常规能源的替代品而越来越受到关注。dmfc的工作原理如图所示:通入a气体的电极是原电池的(填“正”或“负”)极,其电极反应式为。常温下,用此电池电解(惰性电极)0.5 l饱和食盐水(足量),若两极共生成标准状况下的气体1.12 l,则溶液的ph为。4.(2015湖北黄冈模拟)新能源和资源综合利用是科学研究的热点课题。二甲醚是一种清洁能源,工业生产二甲醚的新工艺中主要发生三个反应:co(g)+2h2(g)ch3oh(g)h1=-91 kjmol-12ch3oh(g)ch3och3(g)+h2o(g)h2=-24 kjmol-1co(g)+h2o(g)co2(g)+h2(g)h3=-41 kjmol-1请回答下列问题:(1)新工艺的总反应为3co(g)+3h2(g)ch3och3(g)+co2(g)h=。(2)旧工艺中仅发生反应和。在co过量的情况下,新工艺中反应的发生可提高ch3och3的产率,主要原因是。(3)二甲醚碱性燃料电池(电解液是naoh溶液)是一种绿色电源,写出负极反应式:。当电极上参与反应的o2为a l(标准状况)时,电池中转移电子数目为(用na表示阿伏加德罗常数的值)。(4)在2 l恒容密闭容器中投入3 mol co(g)、3 mol h2(g)发生反应:3co(g)+3h2(g)ch3och3(g)+co2(g)。已知co平衡转化率()与温度、压强的关系如图所示:p1、p2、p3的大小关系为,判断理由是。下列情况表示该反应达到平衡状态的是(填字母)。a.混合气体的密度保持不变b.断裂碳氢键、氢氢键的速率相等c.混合气体中h2的体积分数不变d.相同时间内生成的co、co2的物质的量相等已知从反应开始到平衡点a需要时间为10 min,a点对应的平衡体系中c(ch3och3)=;在010 min内以h2表示的平均反应速率v(h2)=。a点的平衡常数kp=。(kp是用平衡时各组分的分压替代其浓度的平衡常数,组分分压=混合气体总压强该组分的物质的量分数)若温度、起始投入h2量不变,增大投入原料值时,h2的转化率会(填“增大”“减小”或“不变”)。(5)在2 l恒容密闭容器中投入2 mol co和3 mol h2,进行反应:co(g)+2h2(g)ch3oh(g),co以平均速率v(co)=0.1 moll-1min-1反应,经过5 min达到平衡状态。如果温度不变,再向容器中分别充入1 mol co、2 mol h2、1 mol ch3oh(g),平衡(填“向正反应方向移动”“向逆反应方向移动”或“不移动”),达到新平衡时平衡常数k=。参考答案1.答案:(1)a(2)粉碎固体c、增大水蒸气的浓度、使用合适的催化剂(3)0.16 moll-1min-1小于a2m解析:(1)根据反应的化学方程式可知反应物c为固体,由于容器容积固定,当混合气体的密度不再变化时,气体总质量不变,说明相同时间内c(s)的消耗量与生成量相等,反应达到平衡,a项正确;反应中c为固体,增加其量不会影响反应速率,b项错误;分离出反应产生的h2,逆反应速率瞬时减小,而后再逐渐增大,正反应速率会逐渐减小,直至正逆反应速率相等,c项错误。(2)根据反应的特点,增大反应速率最经济的措施一是将固体c粉碎,增大反应物之间的接触面积,二是增大水蒸气的浓度,三是采用合适的催化剂。这里需要注意的是由于题目需要的是最经济的措施,所以不宜采用升温或加压的方法来增大反应速率。(3)根据反应可知v(h2o)=v(co2),则v(h2o)=v(co2)=0.16 moll-1min-1。实验达平衡时,c(co2)=c(h2)=0.8 moll-1,c(co)=1.2 moll-1,c(h2o)=0.2 moll-1,k=,同理可得k=,可见温度升高k减小,正反应为放热反应,h0。反应co(g)+h2o(g)co2(g)+h2(g)中,co和h2o的化学计量数相同,二者发生转化的物质的量相等,故当起始通入水蒸气的物质的量大于co的物质的量时,co的转化率大于水蒸气的。温度不变,化学平衡常数不变。在900 时,实验反应达到平衡后,向此容器中再加入1 mol co、0.5 mol h2o(g)、0.2 mol co2、0.5 mol h2,此时有2.5 mol co、1 mol h2o、0.7 mol co2、1 mol h2,则c(co)=1.25 moll-1,c(h2o)=0.5 moll-1,c(co2)=0.35 moll-1,c(h2)=0.5 moll-1,qc=0.28,故平衡应向正反应方向移动。(4)根据盖斯定律,由()-()2可得:2ch3oh(g)ch3och3(g)+h2o(g)h=(2m-n) kjmol-12m。2.答案:(1)ad(2)so2+2h2o-2e-s+4h+增大(3)0.30 moll-1min-170%d(4)3h3+2h2-2h1解析:(1)原子利用最高为100%,即只有一种产物的反应原子利用率最高。有机物分子式能改成co、h2形式的其原子利用率最高(100%)。葡萄糖(c6h12o6)改写成6co6h2;二甲醚(ch3och3)改成co3h2c;乙醇改写成3h2coc;甲醇改写成co2h2,由上可知合成葡萄糖与甲醇原子利用率最高。(2)在原电池中,电子由负极经外电路流向正极。负极反应式为so2+2h2o-2e-s+4h+;正极反应式为o2+4h+4e-2h2o,在稀硫酸中正极附近电解质溶液的酸性减弱,ph增大。(3)可逆反应的四种物质都是气态,反应物和产物都要列入化学平衡常数表达式中。8 min时消耗氨气为n(nh3)=4.8 mol,v(nh3)=0.30 moll-1min-1。12 min时达到平衡状态,no2转化率最大。此时,n(no2)=4.2 mol,(no2)=100%=70%。正反应可能是放热反应,也可能是吸热反应。升高温度,平衡可能向左移动,也可能向右移动,平衡常数k变化趋向不确定。(4)根据盖斯定律,3+2-2=,有:h4=3h3+2h2-2h1。3.答案:(1)2nis+3o22nio+2so2,2nio+c2ni+co2或nio+cni+co(2)2ch4(g)+o2(g)2ch3oh(g)h3=-251.6 kjmol-1消耗co和h2,使反应()平衡右移,ch4转化率增大(3)1(4)3.5106 pa4.0106 pa(或4.0106 pa左右)高于80 时,温度对反应速率的影响较小;且该反应是放热反应,升高温度平衡向逆反应方向移动,转化率降低(5)负ch3oh+h2o-6e-co2+6h+13解析:(1)根据信息可写出化学方程式。(2)由()2+()2+()可得:2ch4(g)+o2(g)2ch3oh(g)h=-251.6 kjmol-1;反应()中消耗co和h2,使反应()中生成物浓度减小,导致平衡右移,故ch4转化率增大。(3)设反应的ch4的物质的量为x,则平衡时ch4、co2、co、h2的物质的量分别为6 mol-x、6 mol-x、2x、2x,故有6 mol-x=2x,x=2 mol,因此平衡时各物质的物质的量浓度均为1 moll-1,k=1,ch4的转化率为。(4)改变压强无论是从对化学反应速率还是对化学平衡的影响来说对生产都是有利的,但考虑到加压的“效率”,应选择图表中斜率较大的区域对应的压强,即3.5106 pa4.0106 pa,在该区域内,增大单位压强,甲醇的转化率改变最大,即加压“效率”最高。如果学生从经济“效率”考虑,认为选取4.0106 pa左右的压强范围耗能较少且转化率较高,也是可行的。根据压强一定时,温度对反应速率的影响可知,温度高于80 时,升温对反应速率的影响较小;另外该反应是放热反应,升高温度平衡向逆反应方向移动,转化率降低,所以实际工业生产中采用的温度是80 。(5)根据图中电子的流向可知a为负极,负极ch3oh失电子生成h+和co2,根据电子得失守恒和原子守恒可写出电极反应式:ch3oh+h2o-6e-co2+6h+。根据电解方程式:2nacl+2h2o2naoh+h2+cl2可知,n(naoh)=n(气)=0.05 mol,故c(oh-)=0.1 moll-1,c(h+)=10-13 moll-1,ph=13。4.答案:(1)-247 kjmol-1(2)反应消耗了反应生成的水蒸气,且生成的h2使反应的平衡向右移动,增大了反应的反应物ch3oh(g)的浓度,二者均促进反应的平衡向右移动(3)ch3och3+16oh-12e-2c+11h2o(4)p3p2p1正反应是气体分子数减小的反应,温度相同时,增大压强,co平衡转化率增大c0.3 moll-10.09 moll-1min-1增大(5)向正反应方向移动4解析:(1)根据盖斯定律,由2+得:3co(g)+3h2(g)ch3och3(g)+co2(g)h,h=(-91 kjmol-1)2+(-24 kjmol-1)+(-41 kjmol-1)=-247 kjmol-1。(2)从消耗产物水、增加反应物h2两个角度,用平衡移动原理解释。反应以水蒸气为原料制备h2,将三个反应结合起来,二甲醚的产率会提高,其原因有两个,一是消耗了反应的产物水蒸气,根据平衡移动原理,平衡向右移动;二是反应产生了h2,相当于增加了反应中不足量的反应物,平衡向右移动,生成的ch3oh(g)增多。ch3oh(g)浓度增大又促进反应的平衡向右移动。(3)二甲醚燃料电池中,通入二甲醚的一极为负极。在naoh溶液中,二甲醚的氧化产物为c。负极上发生的电极反应为ch3och3+16oh-12e-2c+11h2o;正极上发生的电极反应为3o2+6h2o+12e-12oh-。正极上参与反应的o2的物质的量n(o2)=,由电极反应式知,电池中转移的电子的物质的量n(e-)=4n(o2)。则该电池中转移电子的数目为4na mol-1=。(4)3co(g)+3h2(g)ch3och3(g)+co2(g)的正反应是气体分子数减小的反应,温度相同时,增大压强,co平衡转化率增大。该反应中各物质都是气体,恒容容器中气体密度始终不变,a项错误;每断裂6 mol碳氢键,同时生成3 mol氢氢键,则反应达到平衡状态时,断裂碳氢键、氢氢键的速率之比为21,b项错误;