2025高考化学二轮复习专练：化学反应原理综合（一）

2025全国高考二轮化学配套热练微专题热练12化学反应原理

综合(一)

1.(2024•厦门二检)利用热分解法测定硫酸回收量(以SO2、SO3的硫元素含量计)。有关热化学方程式

为

反应I：H2SO4(1)SO3(g)+H2O(g)AHiKi

反应H：2SO3(g)2SO2(g)+O2(g)AH2=+196kJ/mol&

(1)己知反应III：2H2SO4(1)2SO2(g)+O2(g)+2H2O(g)AH3=+550kJ/mol

则A”尸+177kJ/mol。

(2)下列能说明在密闭容器中反应II达到平衡状态的有CD(填字母)。

A.2v正(SO3)=。逆(O2)

B.C(SO2)=2C(O2)

C.混合气体平均相对分子质量不再改变

D.Ch的体积分数保持不变

(3)在压强为p的反应体系中对1g酸渣(含硫酸、沥青质等)进行热分解，平衡时体系中SO2、SO3气

体体积分数和热解气体总体积(已折算为标准状况)随温度变化如图。

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①Ki<选填“)”或)，依据是平衡时SO3的体积分数远小于SO?。

②结合平衡移动原理分析，so2气体体积分数随温度变化的原因可能为温度升高，反应n平衡正向

移动程度小于酸渣中沥青质分解程度。

【解析】(1)根据盖斯定律，反应111=反应I义2+反应n,故AH3=2AH1+AH2,所以AHI=3X(55O

-196)kJ/mol=+177kJ/moL⑵当。正(SC)3)=2o逆(O2)时反应才达到平衡，A错误；SCh与。2均为生成物,

C(SO2)=2C(O2)始终成立，不能说明反应达到平衡，B错误。(3)①由图可知，平衡时SO3的体积分数远小

于SO2,说明大多数SO3已分解，故K1<K2。②SO2体积分数随温度升高而降低可能是反应II平衡正向移

动程度小于酸渣中沥青质分解程度。

2.(2024•黑吉辽卷)为实现氯资源循环利用，工业上采用RuCh催化氧化法处理HC1废气：2HCl(g)

+1o2(g)Cl2(g)+H2O(g)AHi=-57.2kJ/molASK。将HC1和O2分别以不同起始流速通入反应器

中，在360℃、400°C和440℃下反应，通过检测流出气成分绘制HC1转化率(a)曲线，如图所示(较低流

速下转化率可近似为平衡转化率)。

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都s7o(0.10.80)

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7oH

一O

H6oW(HC1):W(O2)=4:4

6o

/./?(HC1):W(O2)=4:3

1(0.17,61)0.180.140.100.06

0.180.140.100.06HCI流阖(mol/h)

HC1流速/(mol/h)—7\q

回答下列问题：

(1)AS<0(填“〉”或“<")；r3=360℃o

(2)结合以下信息，可知H2的燃烧热-285.8kJ/mol。

H2O(l)=H2O(g)A“2=+44.0kJ/mol

H2(g)+Cl2(g)=2HCl(g)A//3=-184.6kJ/mol

(3)下列措施可提高M点HC1转化率的是BD(填字母)

A.增大HC1的流速

B.将温度升高40℃

C.增大n(HCl):zi(O2)

D.使用更高效的催化剂

(4)图中较高流速时，a(T3)小于a(八)和a(Ti),原因是流速过快，反应物分子来不及在催化剂表面

接触而发生反应，导致转化率下降，同时，A温度低，反应速率低，故单位时间内氯化氢的转化率低。

(5)设N点的转化率为平衡转化率，则该温度下反应的平衡常数K=^(用平衡物质的量分数代替

平衡浓度计算)

(6)负载在TiO2上的RuCh催化活性高，稳定性强，TiCh和RuC)2的晶体结构均可用如图表示，二者晶

胞体积近似相等，RuCh与TiC>2的密度比为1.66,则Ru的相对原子质量为101(Ti-8,精确至1)。

【解析】(1)该反应的反应前气体系数大于反应后气体系数，AS<0；根据题意较低流速下的转化率可

近似为平衡转化率，因此从图1可以看出，较低流速下，HC1转化率大小为a(Ti)<a(乃)<a(T3)，由于反应

放热，则升温HC1平衡转化率下降，所以73为低温，73=360℃。(2)@2HCl(g)+1o2(g)H2O(g)+Cl2(g)

AM=—57.2kJ/mol；②H2O(l)=H2O(g)A/72=+44.0kJ/mol；③H2(g)+Cb(g)=2HCl(g)A//3=-184.6

kJ/mol；®H2(g)+1o2(g)=H2O(l)AHo则反应④=反应③+反应①一反应②，△//=AH3+AHl—△H2=(一

184.6-57.2-44.0)kJ/mol=-285.8kJ/moL(3)M点为高流速，因此体系中反应并未达到平衡态，对应的

HC1转化率为一段时间内的转化率，因此可以通过增大反应速率来提高M点HC1的转化率，B、D正确，

从图中可看出增大流速，HC1转化率会下降，A错误，增大比例时，HC1的转化率下降，C错误。(4)高流

速下反应未达到平衡态，因此HC1的转化率与反应速率有关，乃为360℃,其他条件相同的情况下，温度

越低，反应速率越慢,因此。⑵)小于a(⑸和a(Ti)o(5)N点时HC1和02比例为4：4,HC1转化率为80%,

可列式：

2HCl(g)+1o2(g)

H2O(g)+Cl2(g)

起始/mol4400

转化/mol3.20.81.61.6

平衡/mol0.83.21.61.6

1.61.6mi

—XK—

〃总〃总

n总一十LO-TLOjmoi—/.zmoi,八一小、一6。(6)—,由」两种日日胞的体枳近似

<3.211"2

方v2

相等，因此华=^=根据晶胞结构可知小球共个,大球共个，所以个晶胞含有个或

1.66,2412TiO2RUO2,

2X(MRU+2Mo)MRU+32

口M此加2一2义(诉+2Mo厂48+32'

3.(2024•泉州质检三)甲烷干重整(DRM)以温室气体CH4和CO2为原料在催化条件下生成合成气CO

和H2。体系中发生的反应如下：

i.CH4(g)+CO2(g)2C0(g)+2H2(g)AHi=+247kJ/mol

ii.CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g)Aft=+41kJ/mol

iii.CH4(g)C(s)+2H2(g)Aft=+74.9kJ/mol

iv.2CO(g)C(s)+CO2(g)A/f4

(I)AH4=-172.1kJ/mol„

(2)高温(填”高温”或"低温”)有利于反应i自发进行。

(3)起始投入CH4和CO2各1kmol,DRM反应过程中所有物质在100kPa下的热力学平衡数据如图

1所示。

c

E

W

lw

M

舞

图1

①950°C时，向反应器中充入N2作为稀释气，CH4的平衡转化率升高(填“升高”“不变”或“降

低”)，理由是950℃时，体系中只有反应有该反应为体积增大的反应，恒压条件充入氮气，平衡正向

移动，CH4转化率升局。

②625℃时，起始投入口14、82、112、8、1120各0.5101101,此时反应打的0正^^0逆(填“>

或“<”)。

③625°C时，反应体系经过rmin达到平衡状态，测得甲烷的平衡转化率为a。。〜tmin生成CO的平

4a—1

均速率为—，km°l/min；用物质的量分数表示反应i的平衡常数砥=,2+a

亳

(用含a的表达式表示，列计算式即可)。

(4)CO2在Ni基催化剂表面氢助解离有两种可能路径，图2为不同解离路径的能量变化，其中吸附在

催化剂表面上的物种用*标注。

①基态Ni的价层电子排布式为3d84s②。

②写出最有可能发生的“氢助解离”路径的决速步反应化学方程式：*OOCH=CO(g)+*OH。

相对能量/(kJ/mol)

C±-41.4

♦COOHTS2”

Tsi”-123.9n

『-167.8/

CO(g)+*OH

反应历程

(5)对催化剂载体CeCh改性，使其形成氧空位，可减少积碳。取干燥CeCh在Ar气条件下加热，热重

分析显示样品一直处于质量损失状态；X射线衍射分析结果表明随着温度升高，该晶胞边长变长，但电市离

子空间排列没有发生变化[CeCh晶胞结构如图3所示，M(CeO2)=172g/mol]o

①加热过程中，Ce4+被还原为Ce3+。写出该反应化学方程式：4CeO2^^2Ce,O3+O2t。

损失的质量

②已知：失重率=卫瑞萨X100%。加热后，当失重率为2.32%时，每个晶胞拥有的一的个数为

【解析】(1)由盖斯定律，反应iv=反应iii一反应i,所以AH4=(+74.9—247)kJ/mol=-172.1kJ/mol。

(2)反应i的AH>。、AS>0,由△G=A8-TASv0,可知高温有利于反应自发进行。(3)②625℃时，起始

投入CH4、82、比、CO、H2O各0.5kmoL此时胫由图1可知，平衡时n(CO)=«(CO2)

=n(H2O)<H(H2),即平衡常数K<1,所以此时。c>K,平衡逆向进行，所以反应ii的。正逆。③由图1

可知，625℃平衡时〃(CO)=0.5kmol,所以0〜fmin生成CO的平均速率为攵泮喇=〈01101/111也，由图1

可知，625℃平衡时〃(CO)=〃(CC>2)=几02。)=0.5kmol,由反应的化学计量数可知，反应i和反应出生成

的氢气的物质的量为消耗的甲烷的2倍，反应五消耗氢气的物质的量与生成的水的物质的量相等，所以平

4。—1

衡时n(H2)=(2a—0.5)kmol=一耳—kmol,n(C(H4)—(1—tz)kmol,即平衡时气体总物质的量为(2〃-0.5+1—〃

(4〃一1)

2222

(2+oJ(2+aJ…

+0.5+0.5+0.5)kmol=(2+a)kmol,所以平衡常数Kx=----------7,(4)②活化能大的反应速度慢，

速率慢的反应为决速步，由图像2可知最有可能发生的“氢助解离”路径的决速步反应化学方程式为

*OOCH=CO(g)+*OHo(5)②一个晶胞中Ce4+个数为84+6'3=4、O?一个数为8JmolCeCh质量为

172g,加热后当失重率为2.32%时，损失的质量为氧元素的质量，即172gX2.32%=4g,次。)=悬束而

moL一个晶胞中4个Ce4+、8个O?，失去O?一的个数为0.25X4=1,每个晶胞拥有的O?一的个数为8—1

=7。

4.(2024•合肥二模)我国科研人员一直致力于氮氧化物(N6)治理与消除技术研究，以实现“蓝天保卫

战”。回答下列问题：

(1)三元催化器可以将汽车尾气中的NO(g)和CO(g)转化成两种无污染的气体。

①已知N2(g)+O2(g)=2NO(g)△"=+180.0kJ/mol,CO燃烧热为283.5kJ/mol,贝!]2CO(g)+

2NO(g)=2CO2(g)+N2(g)KH=~747kJ/mol。

②若在恒温恒容密闭容器中，充入等量的CO和NO发生上述转化反应，以下哪些值不变能说明该反

应达到平衡状态AD(填字母)。

A.正反应速率

B.气体密度

C.平衡常数

D.反应物与生成物物质的量之比

(2)NH3催化还原NOx技术(SCR技术)是烟气脱硝中应用最广泛的技术。标准SCR有下列反应：

主反应：4NH3(g)+4NO(g)+O2(g)4N2(g)+6H2O(g)Kp(l)

副反应：4NH3(g)+4NO(g)+3O2(g)4N2O(g)+6H2O(g)Kp(2)

①模拟烟气投料比M(NH3)：w(NO)=l：1,不同温度下达平衡时标准SCR实验数据如图1所示(N2的

卜生成N2的物质的量

选择性—消耗NO的物质的量*1°%)。

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该晶胞

附位

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如下(

化机理

面的氧

化剂表

在某催

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吸收

碱液

再用

Ch，

化为N

先氧