高中化学 加练 第十一章　微题型101　化学反应原理综合大题突破

微题型101化学反应原理综合大题突破1.(16分)(2025·安徽蚌埠模拟)氮及其化合物的研究对生态环境保护和工农业发展非常重要。氨是最重要的化学品之一，我国目前氨的生产能力位居世界首位。(1)298K时合成氨反应的ΔH=-92.2kJ·mol-1，ΔS=-198.2J·mol-1·K-1，该温度下合成氨反应(填“能”或“不能”)自发进行。

(2)根据下图数据计算反应12N2(g)+32H2(g)NH3(g)ΔH=kJ·mol-1。(3)氨通入硫酸铜溶液中生成[Cu(NH3)4]2+，已知[Cu(NH3)4]2+为对称的空间结构，若其中两个NH3被两个F-取代后能得到两种不同的产物，则[Cu(NH3)4]2+的空间结构为。

(4)下列关于合成氨工艺的理解中，正确的有(填字母)。

A.合成氨温度控制在500℃左右是为了提高平衡转化率和加快反应速率B.NH3易液化，不断将液氨移去，有利于反应正向进行C.原料气需要经过净化处理，以防催化剂中毒和安全事故发生D.实际生产中，H2适度过量有利于提高N2的转化率，同时有利于提高整体反应速率(5)(6分)在不同催化剂作用下反应，相同时间内H2的转化率随温度的变化如图1所示，b点v正(填“>”“<”或“=”)v逆。T4温度下向刚性密闭容器中充入物质的量之比为1∶2的N2和H2混合气体，初始压强为30MPa，图中a点混合气体总压强为20MPa，a点对应温度(T4)下，N2(g)+3H2(g)2NH3(g)反应的平衡常数Kp=MPa-2。

(6)尿素是一种常见的化肥，碱性条件下用惰性电极电解尿素可以制备氮气和氢气，装置如图2所示。该装置阳极的电极反应式为。

答案(1)能(2)-45(3)平面正方形(4)BC(5)>0.16(或425)(6)CO(NH2)2-6e-+8OH-=N2↑+CO32-解析(1)根据公式ΔG=ΔH-TΔS，当ΔG<0时反应自发进行，298K时合成氨反应的ΔH=-92.2kJ·mol-1，ΔS=-198.2J·mol-1·K-1，将数据代入公式，计算得ΔG<0，故该温度下合成氨反应能自发进行。(2)根据图像中数据计算：ΔH=[(473+654)-(436+397+339)]kJ·mol-1=-45kJ·mol-1。(3)已知[Cu(NH3)4]2+为对称的空间结构，猜测一个铜离子和四个氨分子形成的对称的空间结构可能有正四面体形或平面正方形，因为其中两个NH3被两个F-取代后能得到两种不同的产物，所以[Cu(NH3)4]2+的空间结构为平面正方形。(4)升高温度可以加快反应速率，合成氨的ΔH<0，升高温度，反应逆向移动，平衡转化率降低，故A错误；NH3易液化，不断将液氨移去，降低生成物浓度，有利于反应正向进行，故B正确；原料气中含有氢气，为防止氢气爆炸，原料气必须经过净化处理，同时也可防止催化剂中毒，故C正确；实际生产中，原料H2比N2更贵，因此N2适度过量有利于提高H2的转化率，同时有利于提高整体反应速率，故D错误。(5)b点时反应还未达到平衡，故反应正向进行，v正>v逆。T4温度下向刚性密闭容器中充入物质的量之比为1∶2的N2和H2混合气体，设N2和H2的物质的量分别为1mol、2mol，N2转化xmol，列出三段式：N2+3H22NH3起始/mol120转化/molx3x2x平衡/mol1-x2-3x2x初始压强为30MPa，反应后混合气体总压强为20MPa，故33-2x=3020，解得x=0.5，故平衡时总物质的量为2mol，Kp=(1mol2mol×20MPa)2(0.5mol2mol×20MPa)×(0.5mol2mol×20MPa)3=0.16MPa-2。(6)尿素中N元素的化合价为-3，生成一分子N2的过程失去6个电子，在碱性条件下碳元素转化生成CO32-，根据电荷守恒、原子守恒，阳极的电极反应式为CO2.(18分)(2025·武汉模拟)一碘甲烷(CH3I)热裂解可制取乙烯等低碳烯烃，热裂解时发生如下反应：反应Ⅰ：2CH3I(g)C2H4(g)+2HI(g)ΔH1=+80kJ·mol-1反应Ⅱ：3C2H4(g)2C3H6(g)ΔH2=-108kJ·mol-1反应Ⅲ：2C2H4(g)C4H8(g)ΔH3=-121kJ·mol-1(1)反应Ⅳ：3CH3I(g)C3H6(g)+3HI(g)ΔH4=kJ·mol-1。

(2)已知lnK=-ΔHRT+C(K为平衡常数，R和C为常数)。lnK与1T的关系如图所示。反应Ⅱ对应的曲线为(填标号，下同)，反应Ⅲ对应的曲线为(3)TK时2L的刚性容器投入CH3I(g)，发生反应Ⅰ和Ⅱ，测得n(CH3I)随时间的变化如下表：t/min012345n(CH3I)/mol0.3200.2260.1600.1120.0800.056①2~4min内，HI的平均生成速率为。

②2min时，测得c(C3H6)=0.02mol·L-1，则此时压强与起始压强之比为。

(4)500kPa时投入1molCH3I(g)，发生反应Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ。平衡时，温度对乙烯、丙烯和丁烯物质的量分数的影响如图所示。①随着温度升高，C3H6(g)平衡物质的量分数先增大的原因是

。

②温度为715K时，反应Ⅰ的Kp=。

③715K时，保持压强不变，若向平衡体系中再通入1molCH3I(g)，重新达到平衡后，分压p(CH3I)将(填“增大”“减小”或“不变”，下同)，p4(C3答案(1)+66(2)④③(3)①0.02mol∙L-1∙min-1②19∶16(4)①升高温度，反应Ⅰ正向移动使C2H4(g)分压增大，C2H4(g)分压增大对反应Ⅱ的影响大于温度升高对反应Ⅱ的影响，使反应Ⅱ正向移动②320kPa③不变不变解析(1)由盖斯定律可知，1.5×Ⅰ+0.5×Ⅱ可得3CH3I(g)C3H6(g)+3HI(g)，ΔH4=1.5ΔH1+0.5ΔH2=+66kJ·mol-1。(2)已知lnK=-ΔHRT+C，因为反应Ⅱ和Ⅲ的ΔH<0，为放热反应，温度升高，K值减小，所以对应曲线的斜率为正。ΔH的绝对值越大，斜率越大。故表示反应Ⅱ的曲线为④、表示反应Ⅲ的曲线为③。(3)①2~4min的过程中，CH3I减少了0.08mol，同时生成了0.08molHI，v=Δc(HI)Δt=0.082×2mol·L-1·min-1=0.02mol·L-1·min-1。②2min时，容器中存在n(C3H6)=0.04mol，n(CH3I)=0.16mol，反应了0.16molCH3I，产生0.16molHI，同时生成0.08molC2H4，剩余n(C2H4)=(0.08-0.06)mol=0.02mol。2min时容器中气体的总物质的量为n(C3H6)+n(CH3I)+n(HI)+n(C2H4)=0.04mol+0.16mol+0.16mol+0.02mol=0.38mol，初始气体总物质的量为0.32mol。故此时压强与初始压强之比为(4)②温度升高，反应Ⅰ正向移动，反应Ⅱ、Ⅲ逆向移动，则C2H4的物质的量分数一直增大，可知温度为715K时，C2H4的物质的量分数为4%，C3H6的物质的量分数为8%，C4H8的物质的量分数为8%。设平衡时n(C2H4)=xmol，则n(C3H6)=n(C4H8)=2xmol，则n(CH3I)=(1-16x)mol，n(HI)=16xmol，由x1+5x=0.04，解得x=0.05。此时总物质的量为n(C2H4)+n(C3H6)+n(C4H8)+n(CH3I)+n(HI)=1.25mol，平衡时n(C2H4)=0.05mol，n(CH3I)=0.2mol，n(HI)=0.8mol，Kp=(0.051.25×500)×(0.81.25×500)2(0.21.25×500)2kPa=320kPa。③恒压条件，再通入1molCH3I(g)，与题干投料方式相同，达平衡后，各物质物质的量分数相同，因此分压p(CH3I)不变，p(3.(16分)(2025·广西模拟)PCl3、PCl5常用于制造农药等，磷在氯气中燃烧生成这两种卤化磷。回答下列问题：(1)已知：P4(s)+6Cl2(g)4PCl3(g)ΔH=-akJ·mol-1。若Cl—Cl的键能为bkJ·mol-1、P—Cl的键能为ckJ·mol-1，则P—P的键能为kJ·mol-1。

(2)温度为T时，向2.0L恒容密闭容器中充入1.0molPCl5(g)，发生反应PCl5(g)PCl3(g)+Cl2(g)，经过一段时间后达到平衡。反应过程中测定的部分数据见下表：t/s050150250350n(PCl5)/mol1.00.840.820.800.80①反应在前50s的平均反应速率v(PCl5)=mol·L-1·s-1。

②下列描述中能表明该反应已达到平衡状态的是(填字母)。

A.混合气体的密度不变B.混合气体的平均相对分子质量不变C.v正(PCl5)=v正(PCl3)D.混合气体的压强不变(3)实验测得PCl3(g)+Cl2(g)PCl5(g)的速率方程为v=k·cn(PCl3)·cm(Cl2)(k为速率常数，只与温度、活化能有关)，速率常数k与活化能的经验关系式为Rlnk=-EaT+C(R、C为常数，Ea为活化能，T为热力学温度)①一定温度下，向密闭容器中充入适量PCl3(g)和Cl2(g)，实验测得在催化剂Cat1、Cat2作用下，Rlnk与1T的关系如图所示。催化效能较高的是(填“Cat1”或“Cat2”)，判断依据是

。②将2molPCl3(g)和1molCl2(g)充入体积不变的密闭容器中，一定条件下发生上述反应，达到平衡时，PCl5(g)为amol；如果此时继续充入2molPCl3(g)和1molCl2(g)，相同温度下再达到平衡时PCl5(g)的物质的量为x。则x为(填字母)。

A.x=amol B.amol<x<2amolC.x=2amol D.x>2amol(4)向恒容密闭容器中按1∶1的投料比投入PCl3(g)和Cl2(g)，发生反应：PCl3(g)+Cl2(g)PCl5(g)。不同条件下反应体系总压强(p)随时间(t)的变化如图所示。①相对曲线b，曲线c改变的条件可能是。

②曲线c条件(恒温恒容)下，该反应PCl3(g)+Cl2(g)PCl5(g)的压强平衡常数Kp=kPa-1。

答案(1)12(2)①1.6×10-3②BD(3)①Cat2Cat2对应直线斜率的绝对值更小，活化能更低②D(4)①加入催化剂②0.025解析(1)由P4是正四面体结构可知，P4中含有6个P—P，设P—P的键能为x，则反应热=反应物键能和-生成物键能和，即-a=6x+6b-12c，解得x=12c(2)①v(PCl5)=1mol-0.84mol2L×50s=1.6×10-3mol·L-1·s-1②反应前后气体总质量不变、容器体积不变，密度是恒量，混合气体的密度不变，反应不一定达到平衡状态，A错误；反应前后气体总质量不变，反应后气体分子数增大，混合气体的平均相对分子质量是变量，混合气体的平均相对分子质量不变，反应一定达到平衡状态，B正确；v正(PCl5)=v正(PCl3)都是正反应速率，当其相等时，不能证明反应达到平衡，C错误；反应后气体分子数增大，容器体积不变，压强是变量，混合气体的压强不变，反应一定达到平衡状态，D正确。(3)①由Rlnk=-EaT+C可知，Ea越大对应直线斜率的绝对值越大，则Cat1对应活化能更大，②达平衡时PCl5为amol，如果此时再加入2.0molPCl3和1.0molCl2，若不考虑压强影响，则又会产生amolPCl5，但是加入反应物，即增大了体系的压强，根据平衡移动原理，增大体系的压强，平衡向气体体积减小的正反应方向移动，所以在相同温度下再达平衡时PCl5的物质的量大于2amol，选D。