2021届高考化学一轮复习化学反应原理综合题高效专练

专练44化学反应原理综合题1．[2019·全国卷Ⅱ]环戊二烯()是重要的有机化工原料，广泛用于农药、橡胶、塑料等生产。回答下列问题：(1)已知：(g)=(g)＋H2(g)ΔH1＝100.3kJ·mol－1①H2(g)＋I2(g)=2HI(g)ΔH2＝－11.0kJ·mol－1②对于反应：(g)＋I2(g)=(g)＋2HI(g)③ΔH3＝________kJ·mol－1。(2)某温度下，等物质的量的碘和环戊烯()在刚性容器内发生反应③，起始总压为105Pa，平衡时总压增加了20%，环戊烯的转化率为________，该反应的平衡常数KP＝________Pa。达到平衡后，欲增加环戊烯的平衡转化率，可采取的措施有________(填标号)。A．通入惰性气体B．提高温度C．增加环戊烯浓度D．增加碘浓度(3)环戊二烯容易发生聚合生成二聚体，该反应为可逆反应。不同温度下，溶液中环戊二烯浓度与反应时间的关系如图所示，下列说法正确的是________(填标号)。A．T1>T2B．a点的反应速率小于c点的反应速率C．a点的正反应速率大于b点的逆反应速率D．b点时二聚体的浓度为0.45mol·L－1(4)环戊二烯可用于制备二茂铁[Fe(C5H5)2，结构简式为]，后者广泛应用于航天、化工等领域中。二茂铁的电化学制备原理如下图所示，其中电解液为溶解有溴化钠(电解质)和环戊二烯的DMF溶液(DMF为惰性有机溶剂)。该电解池的阳极为________，总反应为________。电解制备需要在无水条件下进行，原因为________________________________________________________________________。2．[2020·全国卷Ⅰ]硫酸是一种重要的基本化工产品。接触法制硫酸生产中的关键工序是SO2的催化氧化：SO2(g)＋eq\f(1,2)O2(g)eq\o(→,\s\up7(钒催化剂))SO3(g)ΔH＝－98kJ·mol－1。回答下列问题：(1)钒催化剂参与反应的能量变化如图(a)所示，V2O5(s)与SO2(g)反应生成VOSO4(s)和V2O4(s)的热化学方程式为________________________________________________________________________。(2)当SO2(g)、O2(g)和N2(g)起始的物质的量分数分别为7.5%、10.5%和82%时，在0.5MPa、2.5MPa和5.0MPa压强下，SO2平衡转化率α随温度的变化如图(b)所示。反应在5.0MPa、550℃时的α＝________，判断的依据是__________________________________。影响α的因素有________________(3)将组成(物质的量分数)为2m%SO2(g)、m%O2(g)和q%N2(g)的气体通入反应器，在温度t、压强p条件下进行反应。平衡时，若SO2转化率为α，则SO3压强为________，平衡常数Kp＝________(以分压表示，分压＝总压×物质的量分数(4)研究表明，SO2催化氧化的反应速率方程为：v＝keq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(α,α′)－1))0.8(1－nα′)式中：k为反应速率常数，随温度t升高而增大；α为SO2平衡转化率，α′为某时刻SO2转化率，n为常数。在α′＝0.90时，将一系列温度下的k、α值代入上述速率方程，得到v～t曲线，如图(c)所示。曲线上v最大值所对应温度称为该α′下反应的最适宜温度tm。t<tm时，v逐渐提高；t>tm后，v逐渐下降。原因是________________________________________________________________________________________________________________________________________________。3．NOx(主要指NO和NO2)是大气主要污染物之一。有效去除大气中的NOx是环境保护的重要课题。(1)用水吸收NOx的相关热化学方程式如下：2NO2(g)＋H2O(l)=HNO3(aq)＋HNO2(aq)ΔH＝－116.1kJ·mol－13HNO2(aq)=HNO3(aq)＋2NO(g)＋H2O(l)ΔH＝＋75.9kJ·mol－1反应3NO2(g)＋H2O(l)=2HNO3(aq)＋NO(g)的ΔH＝________kJ·mol－1。(2)用稀硝酸吸收NOx，得到HNO3和HNO2的混合溶液，电解该混合溶液可获得较浓的硝酸。写出电解时阳极的电极反应式：________________________________________________________________________。(3)用酸性(NH2)2CO水溶液吸收NOx，吸收过程中存在HNO2与(NH2)2CO生成N2和CO2的反应。写出该反应的化学方程式：________________________________________________________________________。(4)在有氧条件下，新型催化剂M能催化NH3与NOx反应生成N2。①NH3与NO2生成N2的反应中，当生成1molN2时，转移的电子数为________mol。②将一定比例的O2、NH3和NOx的混合气体，匀速通入装有催化剂M的反应器中反应(装置见图1)。反应相同时间NOx的去除率随反应温度的变化曲线如图2所示，在50～250℃范围内随着温度的升高，NOx的去除率先迅速上升后上升缓慢的主要原因是__________________；当反应温度高于380℃时，NOx4．[2019·全国卷Ⅲ]近年来，随着聚酯工业的快速发展，氯气的需求量和氯化氢的产出量也随之迅速增长。因此，将氯化氢转化为氯气的技术成为科学研究的热点。回答下列问题：(1)Deacon发明的直接氧化法为：4HCl(g)＋O2(g)=2Cl2(g)＋2H2O(g)。下图为刚性容器中，进料浓度比c(HCl)：c(O2)分别等于1：1、4：1、7：1时HCl平衡转化率随温度变化的关系：可知反应平衡常数K(300℃)________K(400℃)(填“大于”或“小于”)。设HCl初始浓度为c0，根据进料浓度比c(HCl)：c(O2)＝1：1的数据计算K(400℃)＝________(列出计算式)。按化学计量比进料可以保持反应物高转化率，同时降低产物分离的能耗。进料浓度比c(HCl)：c(________________________________________________________________________。(2)Deacon直接氧化法可按下列催化过程进行：CuCl2(s)=CuCl(s)＋eq\f(1,2)Cl2(g)ΔH1＝83kJ·mol－1CuCl(s)＋eq\f(1,2)O2(g)=CuO(s)＋eq\f(1,2)Cl2(g)ΔH2＝－20kJ·mol－1CuO(s)＋2HCl(g)=CuCl2(s)＋H2O(g)ΔH3＝－121kJ·mol－1则4HCl(g)＋O2(g)=2Cl2(g)＋2H2O(g)的ΔH＝________kJ·mol－1。(3)在一定温度的条件下，进一步提高HCl的转化率的方法是________________________________________________________________________。(写出2种)(4)在传统的电解氯化氢回收氯气技术的基础上，科学家最近采用碳基电极材料设计了一种新的工艺方案，主要包括电化学过程和化学过程，如下图所示：负极区发生的反应有__________________________(写反应方程式)。电路中转移1mol电子，需消耗氧气________L(标准状况)。5．[2020·全国卷Ⅱ]化学工业为疫情防控提供了强有力的物质支撑。氯的许多化合物既是重要化工原料，又是高效、广谱的灭菌消毒剂。回答下列问题：(1)氯气是制备系列含氯化合物的主要原料，可采用如图(a)所示的装置来制取。装置中的离子膜只允许________离子通过，氯气的逸出口是__________(填标号)。(2)次氯酸为一元弱酸，具有漂白和杀菌作用，其电离平衡体系中各成分的组成分数δ[δ(X)＝eq\f(cX,cHClO＋cClO－)，X为HClO或ClO－]与pH的关系如图(b)所示。HClO的电离常数Ka值为________。(3)Cl2O为淡棕黄色气体，是次氯酸的酸酐，可由新制的HgO和Cl2反应来制备，该反应为歧化反应(氧化剂和还原剂为同一种物质的反应)。上述制备Cl2O的化学方程式为________________________________________________________________________。(4)ClO2常温下为黄色气体，易溶于水，其水溶液是一种广谱杀菌剂。一种有效成分为NaClO2、NaHSO4、NaHCO3的“二氧化氯泡腾片”，能快速溶于水，溢出大量气泡，得到ClO2溶液。上述过程中，生成ClO2的反应属于歧化反应，每生成1molClO2消耗NaClO2的量为________mol；产生“气泡”的化学方程式为________________________________________________________________________。(5)“84消毒液”的有效成分为NaClO，不可与酸性清洁剂混用的原因是________________________(用离子方程式表示)。工业上是将氯气通入到30%的NaOH溶液中来制备NaClO溶液，若NaClO溶液中NaOH的质量分数为1%，则生产1000kg该溶液需消耗氯气的质量为________kg(1．(1)89.3(2)40%3.56×104BD(3)CD(4)Fe电极水会阻碍中间物Na的生成；水会电解生成OH－，进一步与Fe2＋反应生成Fe(OH)22．(1)2V2O5(s)＋2SO2(g)=2VOSO4(s)＋V2O4(s)ΔH＝－351kJ·mol－1(2)0.975该反应气体分子数减少，增大压强，α提高。5.0MPa>2.5MPa＝p2，所以p1＝5.0MPa温度、压强和反应物的起始浓度(组成)(3)eq\f(2mα,100－mα)peq\f(α,1－α1.5\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(m,100－mα)p))0.5)(4)升高温度，k增大使v逐渐提高，但α降低使v逐渐下降。t<tm时，k增大对v的提高大于α引起的降低；t>tm后，k增大对v的提高小于α引起的降低解析：(1)V2O5和SO2反应生成VOSO4和V2O4的化学方程式为2V2O5＋2SO2=2VOSO4＋V2O4。由题图(a)可得以下两个热化学方程式：①V2O4(s)＋2SO3(g)=2VOSO4(s)ΔH1＝－399kJ·mol－1，②V2O4(s)＋SO3(g)=V2O5(s)＋SO2(g)ΔH2＝－24kJ·mol－1，将①－2×②可得：2V2O5(s)＋2SO2(g)=2VOSO4(s)＋V2O4(s)ΔH＝－351kJ·mol－1。(2)该反应的正反应是气体分子数减少的反应，压强增大，平衡正向移动，SO2的平衡转化率变大，故在相同温度下，压强越大，SO2的平衡转化率越高，则p1＝5.0MPa，由题图可知在550℃、5.0MPa时，α＝0.975；由该反应的正反应是气体分子数减少的放热反应可知，影响α的因素有压强、(3)设充入气体的总物质的量为100mol，则SO2为2mmol，O2为mmol，N2为(100－3m)mol，SO2的转化率为α，SO2(g)＋eq\f(1,2)O2(g)SO3(g)n(起始)/mol2mmn(转化)/mol2mαmα2mαn(平衡)/mol2m－2mαm－mα2m故平衡时容器中的气体的总物质的量为(2m－2mα＋m－mα＋2mα＋100－3m)mol＝(100－mα)mol。各物质的分压分别为p(SO2)＝eq\f(2m－2mα,100－mα)p，p(O2)＝eq\f(m－mα,100－mα)p，p(SO3)＝eq\f(2mα,100－mα)p，故Kp＝eq\f(\f(2mα,100－mα)p,\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(2m－2mα,100－mα)p))\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(m－mα,100－mα)p))0.5)＝eq\f(α,1－α1.5\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(m,100－mα)p))0.5)。(4)由反应的速率方程可知，当α′＝0.90时，(1－nα′)是常数，温度大于tm后，温度升高，k增大，而v逐渐下降，原因是SO2(g)＋eq\f(1,2)O2(g)SO3(g)是放热反应，升高温度时平衡逆向移动，α减小，eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(α,α′)－1))0.8减小，k增大对v的提高小于α引起的降低。3．(1)－136.2(2)HNO2－2e－＋H2O=3H＋＋NOeq\o\al(－,3)(3)2HNO2＋(NH2)2CO=2N2↑＋CO2↑＋3H2O(4)①eq\f(24,7)②迅速上升段是催化剂活性随温度升高增大与温度升高共同使NOx去除反应速率迅速增大，上升缓慢段主要是温度升高引起NOx去除反应速率增大但催化剂活性下降；NH3与O2反应生成了NO4．(1)大于eq\f(0.422×0.422,1－0.844×1－0.21c0)O2和Cl2分离能耗较高、HCl转化率较低(2)－116(3)增加反应体系压强、及时除去产物(4)Fe3＋＋e－=Fe2＋，4Fe2＋＋O2＋4H＋=4Fe3＋＋2H2O5.65．(1)Na＋a(2)10－7.5(3)2Cl2＋HgO=HgCl2＋Cl2O(4)1.25NaHCO3＋NaHSO4=CO2↑＋Na2SO4＋H2O(5)ClO－＋Cl