高考化学-化学反应原理综合题型精集

高考化学一化学反应原理维合通型精集

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【能力展示】

能力展示

/高考回眸:

1.(2011•新课标I卷)科学家利用太阳能分解水生成的氢气在催化剂作用下与二

氧化碳反应生成甲醇，并开发出宜接以甲醇为燃料的燃料电池。已知H?(g)、C0(g)

11

和CH30H(1)的燃烧热△〃分别为-285.8kJ,mol,-283.0kJ,mol和-726.5

kJ•mol^o请回答下列问题：

(1)用太阳能分解10mol水消耗的熊量是kjo

(2)甲醇不完全燃烧生成一氧化碳和液态水的热化学方程式

为。

(3)在容积为2L的密闭容器中，由CO?和压合成甲醇，在其他条件不变的情况下,

考察温度对反应的影响，实验结果如下图所示(注：TT、B均大于300℃)0

下列说法正确的是(填序号)。

nA

①温度为工时，从反应开始到平衡，生成甲醇的平均速率为V(CH3()H)=%mol•L「

1,m•i一n1

②该反应在7；时的平衡常数比3时的小

③该反应为放热反应

*)

④处于N点的反应体系从7；变到T2,达到平衡日寸n(CH3O//)增大

(4)在7；温度时，将1molCO?和3mol乩充入一密闭恒容容器中，充分反应达到平

衡后，若CO2的转化率为a,则平衡时容器内的压强与起始压强之比为o

(5)在宜接以甲醇为燃料的电池中，电解质溶液为酸性，负极的反应式

为、

正极的反应式为o

理想状态下，该燃料电池消耗1mol甲醇所能产生的最大电能为702.1kJ,则该燃

料电池的理论效率为(燃料电池的理论效率是指电池所产生的最大电熊与

燃料电池反应所能释放的全部能量之比)o

K答案》(1)2858

(2)CH30H(1)+02(g)—CO(g)+2H20(1)

△代-443.5kJ,mol1

(3)③④

a

(4)1-2

(5)答案2cH3OH+2H2-12e「-2cOzT+12H+

+--

302+12H+12e6H,096.6%

K解析H(1)由题所给信息可知：

j_

H2(g)+202(g)=H20(1)

△代-285.8kJ,moT1①

j_

2

CO(g)+02(g)---C02(g)

A^-283.0kJ-mor1②

2

CH3OH(l)+2o2(g)-CO2(g)+2H20(1)

△代-726.5kJ,moT1③

j_

-1

由方程①可知，H20(l)-~-H2(g)+202(g)△用+285.8kJ,mol,故分解10mol水

需要吸收2858kJ的能量。

：

(2)③-②即可得到目标反应：CH30H(l)+02(g)~€0(g)+2H20(l)△件-443.5

kJ,mol^o

(3)CO?和田合成甲醇的化学方程式为CC)2(g)+3H2(g)=CH30H(g)+HzO(g),由图像可

知斯先达到平衡，因此温度上＞7],温度高平衡日寸甲醇的物质的量反而低，说明正

反应是放热反应，升高温度平衡逆向移动，不利于甲醇的生成，平衡常数减小，即

②错、③正确；温度为7；时，从反应开始到平衡，生成甲醇的物质的量为%mol,

nA

此时甲醇的物质的量浓度为2mol•!?,所以生成甲醇的平均速率为V(CH3()H)=

nA

2tAmol•min-1,①错；因为温度所以4点的反应体系从彳变到行寸，平

衡会逆向移动，即〃(CAOH)减小而〃(H?)增大，④正确。

(4)C02(g)+3H2(g)=€H30H(g)+H20(g)

起始/mol：1300

转化/mol：a3aaa

平衡/mol：1-cz3-3<7aa

所以平衡时压强与起始压强之比为(4-2<7)：4=(2-a)：2O

(5)在甲醇燃料电池中，甲醇失去电子，氧气得到电子，所以负极的电极反应式为

：+

2CH30H-12e^+2H20—2CO2T+12H,正极的电极反应式为302+12e-+12H+-6H?0；甲

醇的燃烧热是-726.5kJ•moF1,所以该燃料电池的理论效率为

702.1

726.5x100%=96.6%o

2.(2012•新课标I卷)

I.(26题节选)与MnCVZn电池类似，KzFeOoZn也可以组成碱性电池，LFeO4在电池

中作为正极材料，其电极反应式为,

该电池总反应的离子方程式

为o

II.(27题节选)光气(C0CL)在塑料、制革、制药等工业中有许多用途，工业上采用

高温下将C0与CL在活性炭催化下合成。

(1)工业上利用天然气(主要成分为CH。与C02进行高温重整制备C0,已知CH&、乩和

C0的燃烧热(△面分别为-890.3kJ,mol1,-285.8kJ,mol-和-283.0kJ,mol1,

则生成1(标准状况)CO所需热量为。

(2)C0CL的分解反应为C0CJ_2(g)^=C12(g)+C0(g)△/^+108kJ•mol"4。反应体系

达到平衡后，各物质的浓度在不同条件下的变化如下图所示(第10min到14min的

C0CL浓度变化曲线未示出)o

-0.14-

「0.12：

10.10：

^0.08-

0.06：

0.04：

0.02：

0.00：

C,.---一..….…

//min

①计算反应在第8minH寸的平衡常数作。

②比较第2min反应温度7(2)与第8min反应温度7(8)的高低：7(2)(填

“<”、“>”或“=”)7(8)。

-1

③若12min时反应于温度7(8)下重新达到平衡，此时c(C0C12)=mol•LO

④比较产物CO在2~3min、5~6min和12~13min时平均反应速率［平均反应速率分别

以p(23)、r(56)、p(1213)表示］的大小：o

⑤比较反应物COCk在5~6min和15~16min时平均反应速率的大小：r(5~6)

(填、">，，或"=”)r(15~16),原因

是O

0

K答案》I.Fe"+3e-+4H2O—Fe(OH)31+50H「

Q2-

2FeM+8H20+3Zn=2Fe(OH)3+3Zn(OH)2+40ff

II.(1)5.52X103kJ

(2)①0.234②<③0.031④v(5~6)〉y(2~3)=v(12T3)⑤〉在相同温度时，

该反应的反应物浓度越高，反应速率越大

K解析HI.正极发生得电子的还原反应，碱性条件下，Fe°4变成Fe(0H)3,得到

3个电子，根据电荷守恒，后面加5个Off,依据H原子守恒，前面加4个丛0,即可得

到正极的电极反应式为Fe5+3e>4H20==Fe(0H)3i+50ff①；负极反应式为Zn-

2e「+20H「-Zn(0H)2②，根据得失电子守恒，①X2+②X3即可得到电池总反应

式。

II.(1)根据燃烧热概念可以写出：

®CH4(g)+20z(g)—CO2(g)+2H20(1)

△代-890.3kJ,mol-1

j_

②H?(g)+202(g)—=H20(1)

△代-285.8kJ,mol"1

j_

③CO(g)+202(g)^C02(g)

△居-283.0kJ•moF1

：

①-②义2-③*2,即可得到目标反应：CHj(g)+C02(g)~-2C0(g)+2H2(g)

1000L

△生+247.3kJ,mol-1,生成1m3CO所需热量为22.4L•mol"x247.3kJ,moT

j_

1X2520kjo

l

(2)0c(Cl2)=0.11mol-U\c(C0)=0.085mol-U\c(C0Cl2)=0.04mol-U,代

入后十算公式即可得到答案。②第4min时，CL与C0的浓度均增大，再结合此反应

正向吸热，故第4min改变的条件一定是升高温度，故7(2)<7(8)。③用平衡常数求

0.06x0.12Ac(CO)

解，此温度下於0.234=c(C℃2),可求得答案。④根据y(C0)=Imin可知

v(2~3)=v(12~13)=0。⑤由图像可知上面的两个曲线是生成物浓度变化曲线、下面

Ac(COCU)

的曲线是COCL浓度变化曲线，v(C0C12)=Imin,5~6minR寸的△「(COCb)大

于15~16min日寸的，所以丫(5~6)>v(15~16);应从影响反应速率的因素入手分析，

由图像可知4~18min温度相同，只能从浓度角度分析。

3.(2013•新课标I卷)二甲醴(CH30cH3)是无色气体，可作为一种新型能源。由合

成气(组成为比、C0和少量CO?)宜接制备二甲醴，其中主要过程包括下列四个反应：

甲醇合成反应：

0C0(g)+2H2(g)=€H30H(g)

△〃=-90.1kJ,mol1

②CO?(g)+3H2(g)—CH30H(g)+H20(g)

△4=-49.0kJ,mol-1

水煤气变换反应：

③CO(g)+H20(g)—C02(g)+H2(g)

△打=-41.1kJ,mol1

二甲跳合成反应：

④2cH30H(g)—CH30cH3(g)+H20(g)

△〃=-24.5kJ,mol1

回答下列问题：

(1)分析二甲醴合成反应④对C0转化率的影

响：O

(2)由乩和C0直接制备二甲醴(另一产物为水蒸气)的热化学方程式

为O根据化学反应原理,

分析增加压强对宜接制备二甲豌的反应的影

响：O

(3)有研究者在催化剂(含Cu-Zn-AJ-0和AI2O3)、压强在5.0MPa条件下，由H?和C0

直接制备二甲醴，结果如下图所示。其中C0转化率随温度升高而降低的原因

100

9

1

<90

80

领70

科

也60

家50

40

30

(4)二甲醴宜接燃料电池具有启动快、效率高等优点，其能量密度高于甲醇直接燃

料电池(5.93kW•h•kg-?。若电解质为酸性，二甲醴直接燃料电池的负极反应

为o一^二甲跳分子经过电化学氧化，

可以产生个电子的电量，该电池理论输出电压为1.20V,熊量密度田

电池输出电能

(列式计算，能量密度=燃料质量，1kW•h=3.6*1。6j)。

K答案H(1)消耗甲醇，促进甲醇合成反应①平衡向右移动，C0转化率增大；生

成的水通过水煤气变换反应③消耗部分co

:-1

(2)2C0(g)+4H2(g)~-CH30CH3(g)+H，0A^-204.7kJ•mol该反应分子数减

少，压强增加使平衡右移，C0和乩转化率增大，CH30cH3产率增加；压强增加，反应

速率加快

(3)反应放热，温度升高，平衡左移

(4)CH30cH3-12e-+3H2——2C02T+12H+12

1.20Vx胎叫xl2x96500C-mol1

46g•mol

34-(3.6X106J•k『•N)=8.39kW•h•kgH

K解析H(1)消耗甲醇，促进甲醇合成反应①平衡向右移动，C0转化率增大；生

成的水通过水煤气变换反应③消耗部分C0。(2)根据盖斯定律，①X2+④即可得到

x

目标反应：2co(g)+4H?(g)^-CLOCHs(g)+/0(g)△层-204.7kJ,molo根据化学

反应原理，增加压强对宜接制备二甲醴的反应的影响应该从对反应速率和平衡的影

响两方面答题：该反应是气体体积减小的反应，增大压强，平衡正向移动，CH30cH3

产率增加；压强增大，反应速率加快。

(3)对转化率的影响应该从平衡移动角度答题：该反应的正反应是放热反应，温度

升高，平衡逆向移动。

(4)在酸性条件下，二甲醴直接燃料电池的负极反应是二甲醴失去电子，根据化合

物化合价代数和为0的原则二甲醴中碳元素的化合价为-2价，CO?中碳元素的化合价

为+4价，化合价升高了6,二甲醴分子中有两个碳原子，一^二甲醴分子失去12个

电子；酸性电池，CH3OCH3失去12e一变成CO?,根据0守恒，酸性介质中也0提供0,生

成H：配平即可。根据能量密度公式：

1.20Vx股叫xl2x96500C-mo?1

46g•mol

片1kg■?(3.6X106J•kW-1•h-1)=8.39

kW,h,kg,

4.(2014•新课标I卷)

I.(27题节选)(H3PO2)也可以通过电解的方法制备。工作原理如下图所示(阳膜和

阴膜分别只允许阳离子、阴离子通过)。

(1)写出阳极的电极反应式：。

(2)分析产品室可得到H3P。2的原因：O

(3)早期采用“三室电渗析法”制备H3P。2,将“四室电渗析法”中阳极室的稀硫酸

用H3P0?稀溶液代替，并撒去阳极室与产品室之间的阳膜，从而合并了阳极室与产品

室，其缺点是产品中混有杂质，该杂质产生的原因

是O

II.(28题节选)乙醇是重要的有机化工原料，可由乙烯气相宜接水合法或乙烯间接

水合法生产。

(1)已知：

1

甲醇脱水反应2cH30H(g)■~=CH30CH3(g)+H20(g)△A=-23.9kJ,moT①

1

甲醇制烯径反应2cH30H(g)===C2H4(g)+2H20(g)A/^=-29.1kJ,moT②

乙醇异构化反应CH3cH20H(g)—CH30cH3(g)△/=+50.7kJ•moF1③

则乙烯气相宜接水合反应C2Ha(g)+H20(g)^-C2HsiOH(g)的△出kJ,moT'o

(2)下图为气相直接水合法中乙烯的平衡转化率与温度、压强的关系[其中

Z?(H2O)：77(C2H4)=1：1]O

?nnas。nr

①列式计算乙烯水合制乙醇反应在图中力点的平衡常数4二(用平衡分

压代替平衡浓度计算，分压二总压x物质的量分数)。

②图中压强夕1、.、R、04的大小顺序为,理由

是o

③气相直接水合法常采用的工艺条件为：磷酸/硅藻土为催化剂，反应温度

290℃,压强6.9MPa,7?(H20)：n(C2H4)=0.6：lo乙烯的转化率为5猊若要进一步

提高乙烯的转化率，除了可以适当改变反应温度和压强外，还可以采取的措施

有、O

K答案》I.(1)2Hz0-4e--0zT+4H+

(2)由于阳极室0H「放电，造成H*浓度增大，穿过阳膜扩散至产品室，而原料室中的

n

HzPJ穿过阴膜扩散至产品室，二者反应生成H3P。2

(3)H3POK或P°：)HzP02或H3P0?被氧化

II.(1)-45.5

(2)①0.07②P\〈pi〈Pi〈P1反应分子数减少，相同温度下，增大压强，平衡正向

移动，乙烯转化率提高

③将产物乙醇液化移去增加〃(压0)：〃(C2H4)

K解析HI.(1)在阳极由于阴离子中Off的放电熊力最强，所以电极反应为2H?0-

+

4e「-OzT+4HO(2)在产品室之所以得到H3P0?是因为阳极室的H*穿过阳膜扩散到

产品室，原料室中的H?P02穿过阴膜扩散至产品室，二者反应生成。(3)合并了阳

n

极室与产品室，由于H3P。2具有还原性，则阳极室产生0?将或H3P02氧化。

II.(1)①-②-③即可得到目标反应，△氏-23.9-(-29.1)-50.7=-45.5kJ，/。广。

(2)①/点时乙烯的平衡转化率为20%,设乙烯的物质的量为1molo

CA(g)+H20(g)^^C2H50H(g)

起始/mol：110

转化/mol：0.20.20.2

平衡/mol：0.80.80.2

乙烯水合制乙醇反应在图中/点的平衡常数为

0.2p

P(C2H5。")o.8p0.8p99

X

K-/?(C2H4).p(H2O)=181.8=16p=16x7,85MPa=0.07

②该反应的正反应是气体体积减小的反应，所以增大压强，平衡正向移动，反应物

转化率增大，所以有。金金。4。

③若要进一步提高乙烯的转化率，除了可以适当改变反应温度和压强外，还可以采

月又的措施是改变物质的浓度，如从平衡体系中将产物乙醇分离出去，或增大水蒸气

的浓度，改变其与乙烯的物质的量之比等。

5.(2015•新课标I卷)碘及其化合物在合成杀菌剂、药物等方面具有广泛用途。

回答下列问题：

(1)大量的碘富集在海藻中，用水浸取后浓缩，该浓缩液中含有「、cr等离子，耳又

c(r)

一定量的浓缩液，向其中滴加AgNCh溶液，当AgCl开始沉淀时，溶液中c(Q)

为已知E，(AgCl)=1.8X10y4P(Agl)=8.5X10二

1

(2)已知反应2Hl(g)^=Hz(g)+l2(g)的△田+11kJ,mol,1molH2(g),1mol

L(g)分子中化学键断•裂时•分别需要吸收436kJ、151kJ的能量，贝！HmolHI(g)分

子中化学键断•裂时需吸收的能量为kjo

(3)Bodensteins研究了下列反应：2Hl(g)=4^(g)+L(g)在716KM,气体混合物

中碘化氢的物质的量分数x(HI)与反应时间大的关系如下表。

方/min020406080120

0.810.790.78

x(HI)10.910.85

554

0.770.780.78

x(HI)00.600.73

304

①根据上述实验结果，该反应的平衡常数微计算式为<

②上述反应中，正反应速率为丫正二45t(HI),逆反应速率为丫迎二a

送•x(H?)•x(I?),其中履、履为速率常数，则履为(以府口履表示)。

若小=0.0027min」，在夕40min时，丘=mirT’。

③由上述实验数据计算得到ai(HI)和忆[(H?)的关系如下图所示。当升高到某一

温度时，反应重新达到平衡，相应的点分别为(填字母)。

K答案》(1)4.7X1(T(2)299

0.108x0.108k正

⑶①於0.7842②K1.95义10-3③四

K解析U(1)当AgCl开始沉淀时，说明溶液中的c(F)和c(C「)均已达到饱和状

态，因此可以根据溶度积表达式进行计算，溶液中

c(I)K£AgI)sexier。

Ksp(AgCl)=1.8义10/°=生7*a。

(2)设1molHI(g)分子中化学键断裂时需吸收的能量为xkJ,贝!J2xkJ-436kj-

151kj=llkJ,解得产299。

(3)①表中第二行由HI分解建立平衡，表中第三行向逆反应进行建立平衡，由第二

行数据可知，平衡时HI物质的量分数为0.784,则氢气、碘蒸气总物质的量分数为

1-0.784=0.216,而氢气与碘蒸气物质的量分数相等均为0.108,反应前后气体体积

不变，用物质的量分数代替浓度计算平衡常数，则平衡常数

一凡卜皿)0.108X0.108

ac(HI)=0.7842。②到达平衡时，正、逆反应速率相等，则A

♦(HI)4正

X

w,x(HI)-k^,x(H2),x(I2),则％=葭乂(H2)-X(I2)_K。在仁40minR寸，正反

应建立■平衡的x(HI)=O.85,则心电卫,x(HI)=O.0027min1X0.852=1.95X10!

-1

mino③该反应是吸热反应，升高温度，正、逆反应的速率都加快，平衡正移，

x(HI)减小、x(H?)增大，重新达到平衡，力、笈藏符合。因此反应重新达到平衡，丘

KHI)对应的点为N,灰7(乩)对应的点为民

【考题分析】

年份试题知识点分值

反应热计算、热化学方程式的书写、平

2011第27题衡移动、平衡计算、燃料电池及相关计15分

算

第26题电极反应式、电池总反应式的书写4分

2012反应热计算、平衡常数计算、化学反应

第27题14分

速率、化学平衡移动

第26题电池总反应式的书写2分

平衡移动原理、平衡图像、热化学方程

2013

第27题式的书写、燃料电池电极反应式的书写15分

及相关计算

第26题电解原理5分

2014反应热计算、平衡常数计算、平衡移动

第27题13分

原理

反应热计算、平衡常数计算、化学反应

2015第28题13分

速率、化学平衡

【备考策略】

由上表不难看出，在全国近五隼的高考中，主要考查反应热计算、反应速率计

算、化学平衡移动及化学平衡计算、原电池和电解池工作原理以及电极反应式的书

写，涉及的知识点比较全面，而且常考常新。高考每隼都有平衡常数计算，其中通

过平衡图像综合考查平衡移动原理，以组合形式、一题多角度来考查化学反应原理

相关知识是考查重点。预计化学平衡常数计算、电极反应式的书写、平衡移动原理

依然是今后考查的热点。

高考前沿>

1.(2015•河北唐山一模)N2H4通常用作火箭的高能燃料，N2O4作氧化剂。请回答下

列问题：

已知：

:

0N2(g)+2O2(g)—2N02(g)

A庐+akJ•mol-1

②N2H4(g)+02(g)—N2(g)+2H20(g)

△代kJ•mol"1

③2N()2(g)^^2()4(g)

A庐一。kJ,moT1

(1)写出气态脱在气态四氧化二氮中燃烧生成氮气和气态水的热化学方程

式：O

压合成氨气为放热反应。时向下列起始体积相同的密闭容器中充入

(2)N2>800K1

如图甲容器在反应过程中保持压强不变，乙容器保持体积不

molN2>3molH2,1,

变，丙是绝热容器，三容器各自建立化学平衡。

①达到平衡时，平衡常数：K甲K乙/(填“>”、或"二")o

②达到平衡时N2的浓度：c(Nz)甲0私)乙cM)西(填“〉”、或

“_，，\

—/o

③对甲、乙、丙三容器的描述，以下说法正确的是(填字母)。

A.乙容器气体密度不再变化时，说明此反应已达到平衡状态

B.在甲中充入稀有气体He,化学反应速率加快

C.向甲容器中充入氨气，正反应速率减小，逆反应速率增大

D.丙容器温度不再变化时说明已达平衡状