2020届高三化学二轮专题复习强化练-----化学反应原理

1、2020届高三化学二轮专题复习-化学反应原理(建议用时：35分钟)1. (2019江南十校联考)含氮化合物在生产、生命活动中有重要的作用。回 答下列问题：(1)已知：4NH3(g)+ 5O2(g)=4NO(g)+ 6H2O(g)AH1 = a kJ mol14NH3(g)+6NO(g)=5N2(g)+6H2O(g) +2=b kJ mol 1, H2O(l)=H 2O(g)AH3 = +c kJ mol1,写出在298 K时，氨气燃烧生成 N2的热化学方程式肌肉中的肌红蛋白(Mb)可与 O2结合生成 MbO2： Mb(aq)+02(g)*正，一一一 一、,一、,肩-MbO 2(aq),其中k正

2、和k逆分别表不正反应和逆反应的速率常数，即p(O2)0.501.002.003.004.005.006.004MbO2 %)50.067.080.085.088.090.391.0o计算37 C、p(02)为2.00 kPa时，上述反应的平衡常数 K =导出平衡时肌红蛋白与 O2的结合度(a)与O2的压强p(O2)之间的关系式a正c(Mb) p(O2), v逆=卜逆c(MbO 2)。37 C时测得肌红蛋白的结合度(。与p(O2)的关系如下表结合度(指已与O2结合的肌红蛋白占总肌红蛋白的百分比：，川含有k正、k逆的式子表示)。解析(1)根据盖斯定律(X3+X2X30)%,可得热化学方程式:3a+

3、 2b + 30c-4NH 3(g) + 3O2(g)=2N2(g) + 6H2O(l) AH = kJ mol 1。537 C、p(O2)=2.00 kPa时，结合度为80.0,化学平衡常数Kc MbO 2c Mb p O2=C8 cc=2.00;由结合度的定义式可知，反应达平衡时，v正0.2 X 2.00=v逆，所以c MbO 2k正-rK=cMb pO2可求出 c(MbO2) =k正 c Mb p O2度定义式c MbO2(1c MbO2 +c Mbk正 p O2k k正 p O2 + k逆3a+ 2b+30c5答 案（1）4NH3（g） + 3O2（g）=2N2（g） +6H2O（l）

4、 kJ mol 1 k正p O2(2) 2.00 ;c -' 'k正 p O2 + 嘘2. (2019韶关模拟)甲醇是一种可再生能源，由CO2制备甲醇的过程可能涉 及的反应如下：反应 I : CO2(g) + 3H2(g)=CH 30H(g)+H2O(g) 31 = 49.58 kJ mol 1反应 H: CO2(g)+H2(g)=CO(g) + H2O(g)32反应田：CO(g)+2H2(g)=CH30H(g)AH3= 90.77 kJ mol 1回答下列问题：(1)反应ii的 四2=,若反应i、n、m平衡常数分别为Ki、K2、K3,则 K2 =(用 K1、K3 表示)。(2

5、)反应出自发进行条件是 领“较低温度” “较高温度”或“任何 温度”)。(3)在一定条件下2 L包容密闭容器中充入3 mol H2和1.5 mol CO2,仅发生 反应I ,实验测得不同反应温度与体系中CO2的平衡转化率的关系，如下表所示。温度(C)500TC02的平衡转化率60%40%T 500 C (填“ >” “<” “=”)。温度为500 c时，该反应10 min时达到平衡。用H2表示该反应的反应速 率v(H2) =；该温度下，反应I的平衡常数 K =。(4)由C02制备甲醇还需要氢气。工业上用电解法制取Na2FeO4,同时获得氢气：Fe+2H2O + 2OH =FeO4

6、+ 3H2 T ,工作原理如图所小。电解一段时 问后，c(OH-)降低的区域在(填“阴极室”或“阳极室”)。该室发生的 电极反应式为0即。|附府灌解析(1)依据盖斯定律可得：H = I m，AH2= AH133=49.58kJ mol1+ 90.77 kJ mo1 = + 41.19 kJ mol 1,反应 H 为反应 I 和反应 m 的差， 所以反应II的平衡常数为K2=K1/K3。(2)该反应的AS<0、AH<0,当较低温度时，反应 田能够自发进行。(3)反应I的正反应是放热反应，所以升高温度二氧化碳的转化率减小， 则温度越低转化率越大，即 T高于500 C。CO2 的变化量为

7、 1.5 mol X 60% =0.9 molCO2(g) + 3H2(g)=CH 30H(g) + H2O(g)初始量：1.5 mol3 mol00变化量：0.9 mol2.7 mol0.9 mol0.9mol平衡量：0.6 mol0.3 mol0.9 mol0.9mol0.9V0.9v(H2) = (2.7 mol 2 L) 10 min = 0.135 mol L 1 min 1, K = tt = 200。(4)该装置为电解池，阳极电极材料是 Fe,铁在阳极失去电子，阳极的电极 反应为Fe-6e + 8OH =FeO4 + 4H2O,由于阳极消耗了 OH,所以随着电 解的进行c(OH

8、一)会逐渐降低。答案(1) + 41.19 kJ mol 1 K1/ K3 (2)较低温度 0.135 mol L 1 min 1 200 (4)阳极室 Fe 6e + 8OH =FeO4 + 4H2O3. (2019茂名模拟)甲醛在木材加工、医药等方面有重要用途。甲醇直接脱 氢是工业上合成甲醛的新方法，制备过程涉及的主要反应如下：反应 I : CH30H(g)=HCHO(g) + H2(g) AHi = + 85.2 kJ mol 1反应 H: CH30H(g)+；O2(l)HCHO(g) +H2O(g) AH21 .反应田：H2(g) + 2O2(l)=H2O(g)AH3= 241.8 k

9、J mol 1副反应：反应IV: CH30H(g)+O2(g)CO(g)+2H2O(g) AH4= 393.0 kJ mol 反应历程i的活化能(填“>” “<”或“=”)。CH30H(g)=HCHO(g) +H2(g)活化能。650 C750 C,反应历程ii的速率 (填”>” “<”或“=")反 应历程iii的速率。(4)吹脱是处理甲醛废水的一种工艺，吹脱速率可用方程v = 0.042 3c mg L h -1表示(其中c为甲醛浓度)，下表为常温下甲醛的浓度随吹脱时间变化数据计算反应n的反应热 zH2=(2)750 K下，在包容密闭容器中，发生反应CH30

10、H(g)=HCHO(g) +H2(g),若起始压强为 p0,达到平衡时转化率为a,则平衡时的总压强 p平=(用含p0和a的式子表示)；当卬=101 kPa,测得a= 50.0%,计算反应 平衡常数Kp=kPa(用平衡分压代替平衡浓度计算，分压=总压x物质 的量分数，忽略其它反应)。(3)Na2CO3是甲醇脱氢制甲醛的催化剂，有研究指出，催化反应的部分机理 如下：历程 i： CH30H->H+CH20H历程 ii : CH 2OH -> H + HCHO历程iii： CH20H->3 H + CO历"程 iv ： H + H>H 2下图表示一定条件下温度对碳酸钠

11、催化脱氢性能的影响，回答下列问题：从平衡角度解释550 C650 C甲醇生成甲醛的转化率随温度升高的原浓度(mg L 1)10 0008 0004 0002 0001 000吹脱时间(h)07233955则当甲醛浓度为2 000 mgL-1时，其吹脱速率v =mgL 1 h 1,分析 上表数据，起始浓度为10 000 mgL 1,当甲醛浓度降为5 000 mgL1时，吹脱 时间为 h。解析(1)根据盖斯定律计算反应II的反应热 AH2=AHi+ AH3=241.8 kJ mol 1+85.2 kJ mol1= 156.6 kJ mol 1。若起始压强为3,达到平衡转化率为%CH30H(g)=i

12、HCHO(g) +H2(g)起始量(mol):100变化量(mol):aaa平衡时(mol):1 aaa压强之比等于物质的量之比，则 pc ： p平=1 ： (1+ a), p平 = p0(1+ a)；当pc2=101 kPa ,测得 a= 50.0% ,1+P计算反应平衡常数Kp = -1 一 ahop 0-04- 2x 101 kPa1 + 0.5=50.5 kPa。1 0.51 + 0.5(3)从平衡角度可知，550 C650 C甲醇生成甲醛的转化率随温度升高 的原因是甲醇脱氢反应为吸热反应，升高温度，有利于脱氢反应向正反应方向进行。由盖斯定律，历程 i +历程ii +历程iv得CH 3

13、0H(g)=HCHO(g) + H2(g),前两者吸收能量，历程iv放出能量，总反应 CH30H(g)=HCHO(g) + H2(g)是吸热反应，故历程i的活化能小于总反应的活化能。由图可知650 C 750 C时，甲醇的转化率变大，但甲醛的选择性变小，反应历程ii的速率小于反应历程iii的速率。(4)当甲醛浓度为 2 000 mgL1 时，吹脱速率 v = 0.042 3c mg L 1 h 1 = 0.042 3X2 000 mg L- 1 h 1 = 84.6 mg L 1 h 1;根据甲醛浓度减少量和时间之间关系作 图：量度克牝量口 MD呷- L1)从图中读出当甲醛浓度减少量为 5 0

14、00 mg匕一1时，所耗时间约为16 ho答案(1)156.6 kJ mol1(2)p0(1+650.5 (3)甲醇脱氢反应为吸热反应，升高温度，有利于脱氢反应向正反应方向进行< < (4)84.6 164. (2019泸州二模)当发动机工作时， 反应产生的NO尾气是主要污染物之 一，NO的脱除方法和转化机理是当前研究的热点。请回答下列问题：(1)已知：2NO(g) + O2(g)=2NO2(g) AH1=- 113 kJ mol 16NO2(g) + O3(g)=3N2O5(g) AH2= 227 kJ mol 14NO2(g) + O2(g)=2N2O5(g) AH3= 57

15、kJ mol1则2O3(g)=3O2(g)是反应(填“放热”或“吸热”),以上O3氧化脱除氮氧化物的总反应是NO(g) +O3(g)=NO2(g)+ O2(g) AH4=kJ mol1最后将NO2与 剂反应转化为无污染的气体而脱除(2)已知：2NO(g) + O2(g)=2NO2(g)的反应历程分两步：步骤反应活化能正反应速率方程逆反应速 举方程I2NO(g)- N2O2(g)(快)Ea1v = = k1 c2(NO)V1逆二k2 C(N2O2)RN2O2(g)+O2(g)- 2NO2(g)(慢)Ea2丫2正二k3 C(N2O2) C(O2)V2逆二k4 c2(NO2)表中k1、k2、k3、k

16、4是只随温度变化的常数，温度升高将使其数值(填“增大”或“减小”)。反应I瞬间建立平衡，因此决定2NO(g) + O2(g)=2NO2(g)反应速率快慢的是反应n ,则反应I与反应n的活化能的大小关系为Ea1 Ea2(填>” “<”或“=")，请依据有效碰撞理论微观探析其原因 一定温度下，反应 2NO(g) + O2(g)=2NO2(g)的速率方程为丫正=卜， (NO) c(O2)则 k=州 ki、k2、k3表示)。(3)将一定量的NO2放入包容密闭容器中发生下列反应：2NO2(g)= 2NO(g) + O2(g)测得其平衡转化率 4NO2)随温度变化如图所示，从b点到a

17、点降温平衡将向移动。图中a点对应温度下，NO2的起始压强为160 kPa该温度下反应的平衡常数 Kp =(用平衡分压代替平衡浓度计算，分压=总压x物质的量分数)。0.4温度解析(1)已知：2NO(g) + O2(g)=2NO2(g) AHi=113 kJ mol 1,6NO2(g) + O3(g)=3N2O5(g) AH2= 227 kJ mol 14NO2(g) + O2(g)=2N2O5(g) AH3= 57 kJ mol 1根据盖斯定律 X2 X 3 得2O3(g)=3O2(g) AH = 283 kJ mol1, 因AH<0,所以为放热反应；根据盖斯定律(+)2得NO(g) +

18、O3(g)=NO2(g) + O2(g) AH4=(113 kJ mol 1)+(283 kJ mol 1) 2-= 198 kJ mol 1,最后 将NO2与还原剂反应转化为无污染的气体N2而脱除。(2)温度升高化学反应速率加快，所以温度升高将使k1、k2、k3、k4值增大；反应I反应速率快，反应II反应速率慢。根据碰撞理论，活化能越低，则 在相同条件下单位体积内活化分子数越多，有效碰撞几率就越大，化学反应速率就越快。因此，反应I与反应n的活化能的大小关系为Ea1<Ea2,步骤I反应： 2NO(g)="N2O2(g) , v1F=k1C2 (NO), V1 逆=卜2"

19、;。2),步骤 u 反应：N2O2(g) + O2(g)=2NO2(g) , 丫2正=k3 c(N2O2)c(O2),步骤 I 反应 + 步骤 II 反应得总反应：2NO(g) + O2(g)2NO2(g)vk2c N2O2Xk3c(N2O2)c(O2)置 c2(NO) c(O2)=k c2(NO) c(O2),故 k=譬。 k2k2(3)根据反应 2NO(g) + O2(g)=2NO2(g) AHi = 113 kJ mol 1 为放热反应，则反应2NO2（g）t2NO（g） + O2（g）为吸热反应，从b点到a点降温平衡将向左移动。图中a点对应温度下，NO2的起始压强为160 kPa,设起

20、始时NO2 的物质的量为a,则2NO2(g)2NO(g) + O2(g)起始(mol)转化(mol)平衡(mol)0.6a0.4a平衡时总物质的量为0.6a0.6a0.3a0.3a0.4a+0.6a+0.3a= 1.3a,恒温包容条件下，压强之比等于物质的量之比，平衡时总压强为160 kPaX13a= 208 kPa,平衡时NO2、a0.4NO和O2的平衡分压分别为 208 kPaX 1.30.6=64 kPa、208 kPaX - =1.396 kPa、20803p2 NO p O2 962X48 kPaX 1 3= 48 kPa, Kp= p2 NO2 = 642 = 108 kPa

21、76;答案放热 198还原 增大 < 活化能低,同条件下单位体积内活化分子数多，有效碰撞几率大，速率快蟹（3）左108 kPa合成乙醇5. （2019九师联盟联考）乙烯是合成纤维、合成橡胶、合成塑料、 的基本化工原料。回答下列问题：（1）乙烷裂解制备乙烯越来越受到石化企业的重视。已知部分热化学方程式 如下：I .C2H6(g)C2H4(g)+H2(g)AH1 = +137 kJ mol 1H .CO2(g)+H2(g)=tCO(g) + H2O(g)AH2= + 42 kJ mol 1出.C2H6(g) + CO2(g)=C2H4(g) + CO(g) + H2O(g) AH3反应 ID

22、 的 AH 3=kJ mol1 o若在1 273 K时，100 kPa下反应（I）达到平衡时，混合气体中C2H4、C2H6、H2的物质的量分别为 0.047、0.006、0.047,则乙烯白分压为p（C2H4） =kPa；平衡常数Kp = 小数）。（Kp为以分压表示的平衡常数，计算结果保留 1位恒温包容密闭容器中进行的反应(n),能说明已达到平衡状态的是(填字母)oa.压强不再随时间变化b.混合气体密度不再随时间变化c. v(H2)f = v(C0)逆d.单位时间内断裂C=O的数目与断裂HO的相等乙烷直接裂解以及与CO2耦合裂解可能发生的反应及平衡转化率(a)与温 度(T)的关系分别如下图所示

23、，已知：a.C2H6=C2H4+H2；b. C2H6+CO2C2H4+CO + H2O；c. C2H6 + 2CO2=MCO + H2；d. 2c2H6+CO2=C2H4+2CO +2H2+CH4;e. 16C2H6+9CO2=14C2H4+ 12CO +12H2+6H2O + CH4。也4Kh HO60n0721),卿 皿 77°C下列说法正确的是(填字母)。a. 600 c以下，反应a的趋势最大b. CO2和C2H6耦合裂解有利于提高乙烷的平衡转化率c.过量CO2和C2H6耦合高温裂解，可较好防止催化剂表面结炭d.用合适的催化剂催化CO2和C2H6耦合裂解，可提高反应平衡常数(2

24、)以太阳能电池为电源，利用电解法也可实现 CO2制备乙烯，其装置如图 所示。电极a为电源的(填“正极”或“负极”)，生成乙烯的电极反应 式为质子交揍膜解析(1)反应m =反应I +反应II，则AH3= AH1+32=+ 179 kJ mol1o在1 273 K时，100 kPa下反应(I )达到平衡时，混合气体中C2H4、C2H6、0.0470.047+ 0.006+0.047H2的物质的量分别为 0.047、0.006、0.047,乙烯的分压为 p(C2H4)=X100 kPa = 47 kPa； p(C2H6)=6 kPa, p(H2) = 47 kPa,平衡常数Kp =368.2 kPa

25、。47 kPa x 47 kPa 6 kPa反应(H)反应前后气体数目不变，压强一直恒定，故压强不再随时间变化 不能说明已达到平衡状态，a错误；反应物和生成物全是气体，由质量守恒可知 气体质量不变。且包容密闭容器，由密度=气体质量幸器体积，可知密度一直恒定，故混合气体密度不再随时间变化不能说明已达到平衡状态，b错误。600 C以下，反应e的WC2H6)最大，故反应e的趋势最大，a错误；d平 衡常数仅受温度影响，催化剂不会改变平衡常数，d错误。(2)与电极a相连的电极上CO2转化为乙烯，碳元素的化合价降低，得到电 子，发生还原反应，作为阴极，故电极a为电源的负极，生成乙烯的电极反应式 为 2CO

26、2+12H + 12e =CH2=CH2+4H2。答案(1)+179 47 368.2 cd bc(2)负极 2CO2+ 12H+12e =CH2=CH2 + 4H2。6. (2019临沂模拟)氮及其化合物与人类生产、生活密切相关。在373 K时，向体积为2 L的包容真空容器中通入 0.40 mol NO2,发生 反应：2NO2(g)=N2O4(g) AH =57.0 kJ mol 1。测得 NO2 的体积分数 MNO2)与反应时间(t)的关系如下表：t/min020406080MNO2)1.00.750.520.400.40020 min 内，v(N2O4) =mol L 1 min 10上

27、述反应中，v(NO2) = k1 c2(NO2), v(N2O4)=k2 c(N2O4),其中 k1、k2 为速率常数，则373 K时，ki、k2的数学关系式为 改变温度至时， ki=k2,则 Ti 373 K（填“ >” “<”或“二”）。（2）连二次硝酸（H2N2O2）是一种二元弱酸。25 C时，向100 mL 0.1 mol L 1 H2N2O2溶液中加入 V mL 0.1 mol L NaOH溶液。（已知25 C时，连二次硝酸 的 Kai =10 7, Ka2= 10 12）若 V=100,则所得溶液中 c（H2N2O2）c（N2O2 ） （M ”>” “v” 或 一）,通过计算解释原因O若V = 200 ,则所得溶液中离子浓度