2020版高考化学新课标大二轮专题辅导与增分攻略讲义：2-2-1大题突破一　化学反应原理综合 含答案.docx

教学资料范本2020版高考化学新课标大二轮专题辅导与增分攻略讲义：2-2-1大题突破一化学反应原理综合 含答案编 辑：_时 间：_.高考综合大题逐题突破一化学反应原理综合全国卷1(20xx全国卷)水煤气变换CO(g)H2O(g)=CO2(g)H2(g)是重要的化工过程.主要用于合成氨、制氢以及合成气加工等工业领域中。回答下列问题：(1)Shibata曾做过下列实验：使纯H2缓慢地通过处于721下的过量氧化钻CoO(s).氧化钴部分被还原为金属钴Co(s).平衡后气体中H2的物质的量分数为0.0250。在同一温度下用CO还原CoO(s).平衡后气体中CO的物质的量分数为0.0192。根据上述实验结果判断.还原CoO(s)为Co(s)的倾向是CO_H2(填“大于”或“小于”)。(2)721时.在密闭容器中将等物质的量的CO(g)和H2O(g)混合.采用适当的催化剂进行反应.则平衡时体系中H2的物质的量分数为_(填标号)。A0.50(3)我国学者结合实验与计算机模拟结果.研究了在金催化剂表面上水煤气变换的反应历程.如图所示.其中吸附在金催化剂表面上的物种用*标注。可知水煤气变换的H_0(填“大于”“等于”或“小于”)。该历程中最大能垒(活化能)E正_eV.写出该步骤的化学方程式_。(4)Shoichi研究了467、489时水煤气变换中CO和H2分压随时间变化关系(如图所示).催化剂为氧化铁.实验初始时体系中的pH2O和pCO相等、pCO2和pH2相等。计算曲线a的反应在3090 min内的平均速率v(a)_kPamin1。467时pH2和pCO随时间变化关系的曲线分别是_、_。489时pH2和pCO随时间变化关系的曲线分别是_、_。解析(1)由题给信息可知.H2(g)CoO(s)Co(s)H2O(g)()K139.由题给信息可知.CO(g)CoO(s)Co(s)CO2(g)()K251.08。相同温度下.平衡常数越大.反应倾向越大.故CO还原氧化钴的倾向大于H2。(2)第(1)问和第(2)问的温度相同.利用盖斯定律.由()()得CO(g)H2O(g)CO2(g)H2(g)K1.31。设起始时CO(g)、H2O(g)的物质的量都为1 mol.容器体积为1 L.在721下.反应达平衡时H2的物质的量为x mol。K1.31.若K取1.则x0.5.(H2)0.25；若K取4.则x0.67.(H2)0.33。氢气的物质的量分数介于0.25与0.33之间.故选C。(3)观察起始态物质的相对能量与终态物质的相对能量知.终态物质相对能量低于始态物质相对能量.说明该反应是放热反应.H小于0。过渡态物质相对能量与起始态物质相对能量相差越大.活化能越大.由题图知.最大活化能E正1.86 eV(0.16 eV)2.02 eV.该步起始物质为COOH*H*H2O*.产物为COOH*2H*OH*。(4)由题图可知.3090 min内(a)0.0047 kPamin1。水煤气变换中CO是反应物.H2是产物.又该反应是放热反应.升高温度.平衡向左移动.重新达到平衡时.H2的压强减小.CO的压强增大。故a曲线代表489时pH2随时间变化关系的曲线.d曲线代表489时pCO随时间变化关系的曲线.b曲线代表467时pH2随时间变化关系的曲线.c曲线代表467时pCO随时间变化关系的曲线。答案(1)大于(2)C(3)小于2.02COOH*H*H2O*=COOH*2H*OH*(或H2O*=H*OH*)(4)0.0047bcad2(20xx全国卷)采用N2O5为硝化剂是一种新型的绿色硝化技术.在含能材料、医药等工业中得到广泛应用。回答下列问题：(1)1840年Devil用干燥的氯气通过干燥的硝酸银.得到N2O5。该反应的氧化产物是一种气体.其分子式为_。(2)F.Daniels等曾利用测压法在刚性反应器中研究了25 时N2O5(g)分解反应：其中NO2二聚为N2O4的反应可以迅速达到平衡。体系的总压强p随时间t的变化如表所示(t时.N2O5(g)完全分解)：t/min0408016026013001700p/kPa35.840.342.545.949.261.262.363.1已知：2N2O5(g)=2N2O4(g)O2(g)H14.4 kJmol12NO2(g)=N2O4(g)H255.3 kJmol1则反应N2O5(g)=2NO2(g)O2(g)的H_kJmol1。研究表明.N2O5(g)分解的反应速率v2103pN2O5(kPamin1)。t62 min时.测得体系中pO22.9 kPa.则此时的pN2O5_kPa.v_kPamin1。若提高反应温度至35 .则N2O5(g)完全分解后体系压强p(35 )_63.1 kPa(填“大于”“等于”或“小于”).原因是_。25 时N2O4(g)2NO2(g)反应的平衡常数Kp_kPa(Kp为以分压表示的平衡常数.计算结果保留1位小数)。(3)对于反应2N2O5(g)4NO2(g)O2(g).R.A.Ogg提出如下反应历程：第一步N2O5NO2NO3快速平衡第二步NO2NO3NONO2O2慢反应第三步NONO32NO2快反应其中可近似认为第二步反应不影响第一步的平衡。下列表述正确的是_(填标号)。Av(第一步的逆反应)v(第二步反应)B反应的中间产物只有NO3C第二步中NO2与NO3的碰撞仅部分有效D第三步反应活化能较高解析(1)氯气与硝酸银反应生成N2O5.氯气作氧化剂.还原产物为氯化银.又硝酸银中氮元素、银元素已经是最高化合价.则只能是氧元素化合价升高.所以气体氧化产物为O2。(2)将已知热化学方程式依次编号为a、b.根据盖斯定律.由ab得N2O5(g)=2NO2(g)O2(g)H kJmol153.1 kJmol1。t62 min时.体系中pO22.9 kPa.根据三段式法得则62 min时pN2O530.0 kPa.v210330.0 kPamin16.0102 kPamin1。刚性反应容器的体积不变.25 N2O5(g)完全分解时体系的总压强为63.1 kPa.升高温度.从两个方面分析：一方面是体积不变.升高温度.体系总压强增大；另一方面.2NO2N2O4的逆反应是吸热反应.升温.平衡向生成NO2的方向移动.体系物质的量增大.故体系总压强增大。N2O5完全分解生成N2O4和O2.起始pN2O535.8 kPa.其完全分解时pN2O435.8 kPa.pO217.9 kPa.设25 平衡时N2O4转化了x.则N2O42NO2平衡 35.8 kPax 2x358 kPax2x17.9 kPa63.1 kPa.解得x9.4 kPa。平衡时.pN2O426.4 kPa.pNO218.8 kPa.K kPa13.4 kPa。(3)快速平衡.说明第一步反应的正、逆反应速率都较大.则第一步反应的逆反应速率大于第二步反应的速率.A项正确；反应的中间产物除NO3外还有NO.B项错误；有效碰撞才能发生反应.第二步反应慢.说明部分碰撞有效.C项正确；第三步反应快.说明反应活化能较低.D项错误。答案(1)O2(2)53.130.06.0102大于温度提高.体积不变.总压强提高；NO2二聚为放热反应.温度提高.平衡左移.体系物质的量增加.总压强提高13.4(3)AC省市卷1(20xx北京卷)氢能源是最具应用前景的能源之一.高纯氢的制备是目前的研究热点。(1)甲烷水蒸气催化重整是制高纯氢的方法之一。反应器中初始反应的生成物为H2和CO2.其物质的量之比为41.甲烷和水蒸气反应的方程式是_。已知反应器中还存在如下反应：.CH4(g)H2O(g)=CO(g)3H2(g)H1.CO(g)H2O(g)=CO2(g)H2(g)H2.CH4(g)=C(s)2H2(g)H3为积炭反应.利用H1和H2计算H3时.还需要利用_反应的H。反应物投料比采用n(H2O)n(CH4)41.大于初始反应的化学计量数之比.目的是_(选填字母序号)。a促进CH4转化b促进CO转化为CO2c减少积炭生成用CaO可以去除CO2。H2体积分数和CaO消耗率随时间变化关系如图所示。从t1时开始.H2体积分数显著降低.单位时间CaO消耗率_(填“升高”“降低”或“不变”)。此时CaO消耗率约为35%.但已失效.结合化学方程式解释原因：_。(2)可利用太阳能光伏电池电解水制高纯氢.工作示意图如图。通过控制开关连接K1或K2.可交替得到H2和O2。制H2时.连接_。产生H2的电极反应式是_。改变开关连接方式.可得O2。结合和中电极3的电极反应式.说明电极3的作用：_。解析(1)根据CH4与H2O反应生成H2、CO2的物质的量之比为41.结合原子守恒可得反应的化学方程式为CH42H2O(g)=4H2CO2。根据盖斯定律.由或可得目标热化学方程式。反应物的投料比n(H2O)n(CH4)41.大于初始反应的化学计量数之比.H2O的物质的量增加.有利于促进CH4转化.促进CO转化为CO2.防止CH4分解生成C(s).从而减少积炭生成。根据题图可知.从t1时开始.CaO消耗率曲线的斜率逐渐减小.单位时间内CaO消耗率逐渐降低。CaO与CO2反应生成CaCO3.CaCO3会覆盖在CaO表面.减少了CO2与CaO的接触面积.从而失效。(2)电解碱性电解液时.H2O电离出的H在阴极得到电子产生H2.根据题图可知电极1与电池负极连接.为阴极.所以制H2时.连接K1.产生H2的电极反应式为2H2O2e=H22OH。制备O2时碱性电解液中的OH失去电子生成O2.连接K2.O2在电极2上产生。连接K1时.电极3为电解池的阳极.Ni(OH)2失去电子生成NiOOH.电极反应式为Ni(OH)2eOH=NiOOHH2O.连接K2时.电极3为电解池的阴极.电极反应式为NiOOHeH2O=Ni(OH)2OH.使电极3得以循环使用。答案(1)CH42H2O4H2CO2C(s)2H2O(g)=CO2(g)2H2(g)或C(s)CO2(g)=2CO(g)abc降低CaOCO2=CaCO3.CaCO3覆盖在CaO表面.减少了CO2与CaO的接触面积(2)K12H2O2e=H22OH制H2时.电极3发生反应：Ni(OH)2OHe=NiOOHH2O。制O2时.上述电极反应逆向进行.使电极3得以循环使用2(20xx天津卷)多晶硅是制作光伏电池的关键材料。以下是由粗硅制备多晶硅的简易过程。回答下列问题：.硅粉与HCl在300时反应生成1 mol SiHCl3气体和H2.放出225 kJ热量.该反应的热化学方程式为_。SiHCl3的电子式为_。.将SiCl4氢化为SiHCl3有三种方法.对应的反应依次为： SiCl4(g)H2(g)SiHCl3(g)HCl(g)H103SiCl4(g)2H2(g)Si(s)4SiHCl3(g)H202SiCl4(g)H2(g)Si(s)HCl(g)3SiHCl3(g)H3(1)氢化过程中所需的高纯度H2可用惰性电极电解KOH溶液制备.写出产生H2的电极名称_(填“阳极”或“阴极”).该电极反应方程式为_。(2)已知体系自由能变GHTS.Gv逆bv正：A点E点c反应适宜温度：480520(4)反应的H3_(用H1.H2表示)。温度升高.反应的平衡常数K_(填“增大”、“减小”或“不变”)。(5)由粗硅制备多晶硅过程中循环使用的物质除SiCl4、SiHCl3和Si外.还有_(填分子式)。解析.该反应的热化学方程式为：Si(s)3HCl(g)SiHCl3(g)H2(g)H225 kJmol1。SiHCl3的结构式为.故电子式为。.(1)用惰性电极电解KOH溶液.实质为电解水.阴极上产生氢气.电极反应式为：2H2O2e=2OHH2。(2)G0时.反应能自发进行.故反应自发进行的最低温度为1000。由于GHTS.反应的H20.H2S2.因此相同温度下反应比反应的G小的主要原因为H2v逆.正确；b项.不同点比较正逆反应速率看反应条件.A点温度低于E点温度.所以v正：A点E点.错误；c项.根据图示.温度在480520时.SiCl4转化率高.480520为反应适宜温度.正确。(4)根据盖斯定律.由反应反应.可得反应.则H3H2H1。由H20知H30.反应为放热反应.升高温度.平衡逆向移动.平衡常数减小。(5)根据由粗硅制备多晶硅的过程可知.循环使用的物质还有HCl和H2。答案.Si(s)3HCl(g)SiHCl3(g)H2(g)H225 kJmol1.(1)阴极2H2O2e=H22OH或2H2e=H2(2)1000H2vbvc.结合沉积碳的生成速率方程vkp(CH4)p(CO2)0.5.在p(CH4)相同时.随着p(CO2)增大.反应速率逐渐减慢.即可判断：pc(CO2)pb(CO2)pa(CO2)。答案(1)247A(2)劣于相对于催化剂X.催化剂Y积碳反应的活化能大.积碳反应的速率小；而消碳反应活化能相对小.消碳反应速率大ADpc(CO2)、pb(CO2)、pa(CO2)“四角度”突破反应能量变化与化学平衡相结合1(20xx福建厦门名校质量检测)目前.甲烷自热重整是先进的制氢方法.包含甲烷氧化和蒸汽重整两个过程。向反应体系中同时通入CH4、O2和H2O(g).发生的主要化学反应如表所示：(1)已知：CO、H2的燃烧热分别为283 kJmol1、285.8 kJmol1。H2O(l)=H2O(g)H44.0 kJmol1。表格中.a_。(2)起始阶段.CH4的氧化速率_(填“大于”“小于”或“等于”)蒸汽重整速率.理由是_。(3)从能量角度分析.CH4自热重整法的优点在于_。(4)在某恒容密闭容器中充入一定量的CH4、H2O(g)发生反应：CH4(g)H2O(g)CO(g)3H2(g).CH4的平衡转化率()与温度、压强的关系如图1所示。Y1_(填“”“”“0。观察图1知.其他条件不变时.随着X增大.CH4的平衡转化率减小.增大压强.平衡向左移动.CH4的平衡转化率减小.所以X代表压强.Y1、Y2代表温度。压强一定时.升高温度.平衡向右移动.CH4的平衡转化率增大.故Y1Y2。设起始时CH4的分压为p MPa.则平衡时p(CH4)(1n)p MPa.p(CO)np MPa.平衡常数Kp(MPa)2。(5)由图2知.温度在200650之间时.在相同条件下.L1催化剂作用下.H2的生成速率较小.说明L1的催化效率较低。每一种催化剂都有一定的活性温度.反应体系温度高于催化剂的活性温度时.其催化效率降低甚至失去活性.故温度高于650时催化剂L1失去了催化活性.单位时间内生成H2的物质的量发生“突变”。答案(1)202.8(2)大于氧化反应的活化能小于重整反应的活化能.活化能越小.反应速率越快(3)氧化反应放出的热量可用于重整反应.实现能量的综合利用(4)X代表压强.Y1、Y2代表温度.该反应的正反应是吸热反应.压强一定时.升温.平衡向右移动.CH4的平衡转化率增大(5)反应是气体物质的量减小的反应.温度一定时.增大压强使反应正向移动.H2SO4的物质的量增大.体系总物质的量减小.H2SO4的物质的量分数增大(3)SO2SO4H(4)0.4I是SO2歧化反应的催化剂.H单独存在时不具有催化作用.但H可以加快歧化反应速率反应比快；D中由反应产生的H使反应加快“四步”突破元素性质与反应原理类试题1(20xx区调研)氨是重要的基础化工原料.可以制备亚硝酸(HNO2)、连二次硝酸(H2N2O2)、尿素CO(NH2)2等多种含氮的化工产品。(1)水能发生自偶电离2H2OH3OOH.液氨比水更难电离.试写出液氨的自偶电离方程式_。(2)25时.亚硝酸和连二次硝酸的电离常数如表所示：化学式HNO2H2N2O2电离常数Ka5.1104Ka16.17108、Ka22.881012物质的量浓度相同的NaNO2和NaHN2O2溶液.pH(NaNO2)_(填“”“Ka2.说明HN2O的水解程度大于电离程度.则NaHN2O2溶液呈碱性.由于H2N2O2的Ka1小于HNO2的Ka.则HN2O的水解程度比NO的水解程度大.故pH(NaNO2)c(N2O)c(OH)c(HN2O)c(H)。(3)根据盖斯定律.由反应反应反应可得：2NH3(g)CO2(g)CO(NH2)2(s)H2O(l)H159.5 kJmol1116.5 kJmol144.0 kJmol187.0 kJmol1。(4)设起始时NH3、CO2分别为2a mol、a mol.反应达平衡时nCO(NH2)20.5 mol.根据2NH3(g)CO2(g)CO(NH2)2(s)H2O(l).可知NH3、CO2分别转化了1 mol、0.5 mol.则平衡时NH3、CO2分别为(2a1)mol、(a0.5) mol.根据起始压强与平衡压强之比为93可知.起始与平衡时的气体总物质的量之比为31.即3.解得a0.75.故平衡时NH3、CO2分别为0.5 mol、0.25 mol.则T1时.该反应的平衡常数K128。该反应为放热反应.升高温度.平衡向逆反应方向移动.平衡常数减小.故能反映平衡常数K随温度变化关系的曲线为a。(5)b电极与电源负极相连.为阴极.CO2发生还原反应转化为乙烯.电极反应为：2CO212e12H=C2H44H2O。答案(1)2NH3NHNH(2)c(N2O)c(OH)c(HN2O)c(H)(3)2NH3(g)CO2(g)CO(NH2)2(s)H2O(l)H87.0 kJmol1(4)128a(5)2CO212e12H=C2H44H2O2(20xx山西省三晋名校质量检测)碳及其化合物在生活中比较常见。草酸钙晶体由草酸和钙盐反应制得.其中一种组成为CaC2O4H2O。请回答下列问题：(1)已知CaC2O4、Ca(HC2O4)2都难溶于水。在KHC2O4溶液中滴加过量的氯化钙溶液.产生白色沉淀.过滤.在滤液中滴加NaHCO3溶液产生气泡。产生白色沉淀的离子方程式为_。(2)草酸溶液中H、HC2O、C2O、OH浓度大小排序为_。常温下.加蒸馏水稀释草酸溶液.浓度增大的离子是_。(填离子符号)(3)常温下.在10 mL 0.1 molL1草酸溶液中滴加NaOH溶液.当c(HC2O)10c(H2C2O4)时.溶液pH2.23.H2C2O4的一级电离常数为Ka1.则pKa1lgKa1_(结果保留小数点后两位)。(4)已知：CaC2O4H2O(s)=CaC2O4(s)H2O(g)H1136.9 kJmol1CaC2O4(s)=CaCO3(s)CO(g)H2300.2 kJmol1CaCO3(s)=CaO(s)CO2(g)H3275.5 kJmol1CaC2O4H2O(s)=CaO(s)CO2(g)CO(g)H2O(g)H_。(5)已知：CO(g)H2O(g)CO2(g)H2(g)H.该反应的平衡常数K与温度T的关系如表所示。在恒容密闭容器中充入一定量CO和H2O(g).加入催化剂发生上述反应。测得H2的生成速率与温度的关系如图所示。T/70080084010001200K1.71.11.00.60.4反应CO(g)H2O(g)CO2(g)H2(g)的H_(填“”“650主要因素_浓度(6)在2 L恒容密闭容器中投入29.2 g CaC2O4H2O(s).在840进行下列反应：CaC2O4H2O(s)=CaO(s)CO(g)CO2(g)H2O(g)CO(g)H2O(g)CO2(g)H2(g)依据第(5)小题有关数据.CO2的平衡浓度约为_molL1(结果保留小数点后两位)。 解析(1)依题意.加入过量的氯化钙溶液.HC2O完全反应。在滤液中滴加碳酸氢钠溶液产生气泡.说明滤液的酸性较强.可推知白色沉淀是草酸钙。(2)草酸溶液中离子浓度大小排序为c(H)c(HC2O)c(C2O)c(OH)。常温下.水的离子积不变.加水稀释.c(H)减小.c(OH)增大。(3)H2C2O4HHC2O.当c(HC2O)10c(H2C2O4)时.Ka110c(H).pKa1pH11.23。(4)由盖斯定律知.得CaC2O4H2O(s)=CaO(s)CO2(g)CO(g)H2O(g)H(136.9300.2275.5)kJmol1712.6 kJmol1。(5)由表中数据知.升温.平衡常数减小.说明该反应的正反应是放热反应。由图可知.在500550内.温度升高.H2的生成速率减小.说明催化剂活性降低.即催化剂是影响该反应速率的主要因素；在550650内.升高温度.H2的生成速率又加快了.说明温度是影响该反应速率的主要因素。(6)n(CaC2O4H2O)0.2 mol.在840时.草酸钙晶体完全分解生成的CaO、CO、CO2、H2O(g)均为0.2 mol.CO和H2O(g)发生可逆反应.设反应达到平衡时.CO转化了x molL1.列三段式：840时该反应的平衡常数K1.0.K1.0.解得x0.033.c(CO2)0.13 molL1。答案(1)Ca2HC2O=CaC2O4H(2)c(H)c(HC2O)c(C2O)c(OH)OH(3)1.23(4)712.6 kJmol1(5)催化剂温度(6)0.13专题强化训练(十六)能力练(20分钟)1(20xx长沙四校一模)甲醚(CH3OCH3)是一种重要的新型能源.用CO和H2合成甲醚的有关反应如下：CO(g)2H2(g)CH3OH(g)H199 kJmol1；2CH3OH(g)CH3OCH3(g)H2O(g)H224 kJmol1；CO(g)H2O(g)CO2(g)H2(g)H341 kJmol1。回答下列问题：(1)3CO(g)3H2(g)CO2(g)CH3OCH3(g)H_kJmol1。(2)下列措施能提高反应CO(g)H2O(g)CO2(g)H2(g)中CO平衡转化率的有_(填序号)。 A使用高效催化剂B增加H2O(g)的浓度C增大压强 D升高温度(3)下列叙述中能说明反应3CO(g)3H2(g)CO2(g)CH3OCH3(g)处于平衡状态的是_(填序号)。A生成3 mol HH键的同时生成6 mol CH键B混合气体的总物质的量不变C正逆反应速率相等.且都等于零D二氧化碳和甲醚的物质的量相等(4)如图为反应CO(g)2H2(g)CH3OH(g)H199 kJmol1达到平衡后.在t1、t3、t4时刻改变某一条件反应速率随时间的变化曲线图。t4时改变的条件是_；在t1t6时间段内.CH3OH物质的量分数最少的一段时间是_。(5)对于反应：2CH3OH(g)CH3OCH3(g)H2O(g)