2023屆高中總復(fù)習(xí)第二輪非選擇題訓(xùn)練二化學(xué)反應(yīng)原理

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非選擇題專項訓(xùn)練二化學(xué)反應(yīng)原理

1.丁烯是一種重要的化工原料，可由丁烷催化脫氫制備。回答下列問題。

(1)正丁烷(C4H10)脫氫制1-丁烯(C4H8)的熱化學(xué)方程式如下：

①C4Hio(g)iC4H8(g)+H2(g)AH1

1

已知:②C4Hio(g)*)2(g)iC4H8(g)+H2O(g)AH2=-119kJ-mol-

③H2(g)+；O2(g)=H20(g)△為=-242kJmor1

反應(yīng)①的bH\為kJmol-'o圖（a）是反應(yīng)①平衡轉(zhuǎn)化率與反應(yīng)溫度及壓強的關(guān)系

圖,x_.（填“大于”或“小于"）01；欲使丁烯的平衡產(chǎn)率提高，應(yīng)采取的措施是

（填字母）。

A.升高溫度B.降低溫度

C.增大壓強D.降低壓強

300400500600700

溫度/℃

圖(a)

45-

40

35

/%1

鼎30一

世2

51

段20L

1

R5r

1

O1

51

0J

O

123456

〃（氫氣）加（丁烷）

反應(yīng)溫度/℃

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圖（c）

（2）丁烷和氫氣的混合氣體以一定流速通過填充有催化劑的反應(yīng)器（氫氣的作用是活化催

化劑），出口氣中含有丁烯、丁烷、氫氣等。圖（b）為丁烯產(chǎn)率與進料氣中〃（氫氣）/〃（丁烷）

的關(guān)系。圖中曲線呈現(xiàn)先升高后降低的變化趨勢,其降低的原因

是。

（3）圖（c）為反應(yīng)產(chǎn)率和反應(yīng)溫度的關(guān)系曲線，副產(chǎn)物主要是高溫裂解生成的短碳鏈煌類化

合物。丁烯產(chǎn)率在590°C之前隨溫度升高而增大的原因可能

是、；

590℃之后，丁烯產(chǎn)率快速降低的主要原因可能是o

2.（2020全國II）天然氣的主要成分為CH4,一般還含有C2H6等妙類，是重要的燃料和化工

原料。

⑴乙烷在一定條件下可發(fā)生如下反應(yīng):C2H6（g）-C2H4（g）+H2（g）△"l,相關(guān)物質(zhì)的燃燒

熱數(shù)據(jù)如表所示：

物質(zhì)C2H6(g)C2H4(g)H2(g)

燃燒熱AH

-1560-I411-286

(kjmol-1)

①△"]=kJ-moF1o

②提高該反應(yīng)平衡轉(zhuǎn)化率的方法有、。

③容器中通入等物質(zhì)的量的乙烷和氫氣，在等壓下⑼發(fā)生上述反應(yīng)，乙烷的平衡轉(zhuǎn)化率

為心反應(yīng)的平衡常數(shù)K?=（用平衡分壓代替平衡濃度計算，分壓=總壓x物

質(zhì)的量分?jǐn)?shù)）。

,高溫

⑵高溫下，甲烷生成乙烷的反應(yīng)如下：2CH4—*C2H6+H2。反應(yīng)在初期階段的速率方程

為才“XCCH4，其中人為反應(yīng)速率常數(shù)。

①設(shè)反應(yīng)開始時的反應(yīng)速率為打，甲烷的轉(zhuǎn)化率為a時的反應(yīng)速率為廠2,則廠2=

八。

②對于處于初期階段的該反應(yīng)，下列說法正確的是。

A.增加甲烷濃度,增大

B.增加H2濃度,7?增大

c.乙烷的生成速率逐漸增大

D.降低反應(yīng)溫度，左減小

（3）CH4和CO2都是比較穩(wěn)定的分子，科學(xué)家利用電化學(xué)裝置實現(xiàn)兩種分子的耦合轉(zhuǎn)化，

其原理如圖所示：

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①陰極上的反應(yīng)式為。

②若生成的乙烯和乙烷的體積比為2：1,則消耗的CH4和CO2體積比為。

3.(2022山東卷，改編)利用y-丁內(nèi)酯(BL)制備1,4-丁二醇(BD),反應(yīng)過程中伴有生成四氫

吠喃(THF)和1-丁醇(BuOH)的副反應(yīng)，涉及反應(yīng)如下：

的6?+%。?

(。70必？H2cHQHqNTHF

⑼2H28H2cH20H><5^

BLBD^?^CH,CH2CH￡H2OH(g)+HQ(g)

反應(yīng)1BuOH

已知:①反應(yīng)I為快速平衡，可認(rèn)為不受慢反應(yīng)II、III的影響;②因反應(yīng)I在高壓H2氛圍

下進行，故H2壓強近似等于總壓?；卮鹣铝袉栴}。

⑴以5.0x10-3molBL或BD為初始原料，在493K、3.0x103kPa的高壓外氛圍下，分別

在恒壓容器中進行反應(yīng)。達(dá)平衡時，以BL為原料，體系向環(huán)境放熱XkJ;以BD為原料，體

系從環(huán)境吸熱丫kJ。忽略副反應(yīng)熱效應(yīng)，反應(yīng)I焰變A"(493K,3.0xl()3kPa)=

kJ-mol^o

⑵初始條件同上。為表示某物種i的物質(zhì)的量與除H2外其他各物種總物質(zhì)的量之

比,XBL和XBD隨時間r變化關(guān)系如圖甲所示。實驗測得X<K則圖中表示XBL變化的曲線

是。以BL為原料時由時刻%出0=，BD產(chǎn)率=

(保留兩位有效數(shù)字)。

33

(3)(XBD/xBL)max為達(dá)平衡時XBD與XBL的比值。(493K,2.5xl0kPa)、(493K,3.5xl0

kPa)、(513K,2.5x103kPa)三種條件下，以5.OxIO3molBL為初始原料，在相同體積的剛

性容器中發(fā)生反應(yīng)丁吟隨時間，變化關(guān)系如圖乙所示。因反應(yīng)在高壓H2氛圍下

(XBD/XBL)max

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進行，可忽略壓強對反應(yīng)速率的影響。曲線a、b、C中,(XBD/XBL)max最大的是(填

字母);與曲線b相比，曲線c達(dá)到XBD/劭go所需時間更長，原因

(XBD/XBL)max

是O

4.(2020全國I,改編)為驗證不同化合價的鐵的氧化還原能力，利用下列電池裝置進行實

驗。

回答下列問題。

1

(1)由FeSO4-7H2O固體配制0.10molfFeSCU溶液,需要的儀器有藥匙、玻璃棒、

(從如圖所示儀器中選擇,寫出名稱)。

(2)電池裝置中，鹽橋連接兩電極電解質(zhì)溶液。鹽橋中陰、陽離子不與溶液中的物質(zhì)發(fā)生

化學(xué)反應(yīng),并且電遷移率(a?應(yīng)盡可能地相近。根據(jù)下表數(shù)據(jù)，鹽橋中應(yīng)選擇作

為電解質(zhì)。

uxx108u=°x108

陽離子陰離子

Li+4.07HCO34.61

Na+5.19NO37.40

Ca2+6.59C]7.91

K+7.62sol-8.27

(3)電流表顯示電子由鐵電極流向石墨電極?？芍?鹽橋中的陽離子進入電極溶

液中。

(4)電池反應(yīng)一段時間后，測得鐵電極溶液中c(Fe2+)增加了0.02mol-L'o石墨電極上未

見Fe析出?？芍?，石墨電極溶液中c(Fe2+)=(兩電極電解質(zhì)溶液體

積相等)。

(5)根據(jù)(3)、(4)實驗結(jié)果，可知石墨電極的電極反應(yīng)式

為，鐵電極的電極反應(yīng)式

為o因此,驗證了Fe?+氧化性小于，還原

性小于。

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(6)實驗前需要對鐵電極表面活化。在FeSCU溶液中加入幾滴Fe2(SO4)3溶液，將鐵電極

浸泡一段時間，鐵電極表面被刻蝕活化。檢驗活化反應(yīng)完成的方法

是。

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叢備生.FETW

參考答案

非選擇題專項訓(xùn)練二化學(xué)反應(yīng)原理

1.答案(1)+123小于AD

(2)原料中過量H2會使反應(yīng)①平衡逆向移動，所以丁烯產(chǎn)率下降

(3)590℃前升高溫度，反應(yīng)①平衡正向移動升高溫度時，反應(yīng)速率增大,單位時間產(chǎn)生

更多丁烯更高溫度導(dǎo)致C4H10裂解生成更多的短碳鏈煌,故丁烯產(chǎn)率快速降低

1

解析(1)根據(jù)蓋斯定律，②式-③式可得①式，因此A//I=AW2-AH3=-119kJmol+242

kJmol-^+123kJmol-1□由圖(a)可以看出，溫度相同時，由0.1MPa變化到xMPa,丁烷的

轉(zhuǎn)化率增大，即平衡正向移動，由于反應(yīng)①是氣體物質(zhì)的量增大的反應(yīng)，壓強越小平衡轉(zhuǎn)

化率越大，所以x的壓強更小/<0.1。由于反應(yīng)①為吸熱反應(yīng)，所以溫度升高時，平衡正向

移動,丁烯的平衡產(chǎn)率增大，因此A正確,B錯誤油于反應(yīng)①是氣體物質(zhì)的量增大的反應(yīng),

加壓時平衡逆向移動，丁烯的平衡產(chǎn)率減小，因此C錯誤,D正確。

(2)比是反應(yīng)①的產(chǎn)物,增大筆會促使平衡逆向移動，從而降低丁烯的產(chǎn)率。

71(「烷)

(3)590C之前，隨溫度升高，反應(yīng)速率增大，反應(yīng)①是吸熱反應(yīng)，升高溫度平衡正向移動，生

成的丁烯會更多。溫度超過590°C,更多的丁烷裂解生成短碳鏈燒,導(dǎo)致丁烯產(chǎn)率快速降

低。

2.答案⑴①+137②升高溫度減小壓強(增大體積)

③*區(qū)

^(2+a)(l-a)v

(2)①(1-a)②AD

(3)@CO2+2e—CO+O2-②6:5

解析(1)①表示乙烷、乙烯、氫氣燃燒熱的熱化學(xué)方程式分別為：

7

a.C2H6（g）+-O2（g）=2CO2（g）+3H2O（l）

AH=-1560kJmor1

b.C2H4（g）+3O2（g）=2co2（g）+2H2。⑴

△H=-\411kJmor1

1

c.H2(g)+io2(g)-H2O(1)AH=-286kJmol'

根據(jù)蓋斯定律，由a-(b+c)可得由乙烷轉(zhuǎn)化為乙烯的熱化學(xué)方程式為C2H6(g)

C2H4(g)+H2(g)

△"i=+137kJ-moH。

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②該反應(yīng)是氣體分子數(shù)增大的吸熱反應(yīng)，根據(jù)平衡移動原理，為提高乙烷平衡轉(zhuǎn)化率，可

采取升高溫度、減小壓強(增大體積)的方法。

③設(shè)起始加入乙烷和氫氣的物質(zhì)的量是/zmolo

;?=i

c2H6(g)C2H4(g)+H2(g)

起始/moln0n

轉(zhuǎn)化/molnanana

平衡/mol(l-a)nna(l+a)〃

平衡時氣體的總物質(zhì)的量為(2+a)〃molo

naxp、，(l+a)nxp

k_P(C2H4)p(H2)_(2+a)Q(2+a)i_a(l+a)

"p(C2H6)―一一—(2+a)(l-a)P°

(2+a)n

(2)①甲烷轉(zhuǎn)化率為a時,CH4的濃度與CH4的初始濃度之比為(1-a)：1,故此時反應(yīng)速率

r2=(l-a)rio

②反應(yīng)初期階段,反應(yīng)速率與反應(yīng)速率常數(shù)鼠CCH,有關(guān)。增加甲烷濃度可增大反應(yīng)速

率,A正確、B錯誤;隨著反應(yīng)的進行,CCH4逐漸減小，反應(yīng)速率逐漸減小，則乙烷的生成速

率逐漸減小,C錯誤;降低反應(yīng)溫度，反應(yīng)速率減小次減小,D正確。

⑶由圖可知,陽極上CH4轉(zhuǎn)化成C2H6、C2H4、H20:

2

2CH4-2e+O--C2H6+H2O,

2cH4-4e+2O2=C2H4+2H2O。

陰極上C02轉(zhuǎn)化成CO和C)2-：CO2+2e--C0+0〉

若生成乙烯和乙烷的體積比為2：1,則每生成2moic2H4、1molC2H6,轉(zhuǎn)移電子10

mok消耗6moicH%根據(jù)得失電子守恒可知消耗5moicO2。則消耗的CH4和CO2的

體積比為6:5O

3.答案(l)-200(X+r)

(2)a或c0.0839%

(3)C曲線b和曲線C所處的溫度相同,壓強增大反應(yīng)H、III均是逆向移動,(XBD/XBL)max

增大，而壓強對反應(yīng)速率的影響可忽略

解析本題屬于化學(xué)反應(yīng)原理題，考查等效平衡下△”的計算、產(chǎn)率計算、圖像分析。

(1)結(jié)合已知信息，可推定在同溫同壓下，以相同物質(zhì)的量的BL或BD為初始原料,達(dá)到的

平衡狀態(tài)相同，即兩個平衡完全等效。設(shè)正向反應(yīng)的平衡轉(zhuǎn)化率為a,則加入等量產(chǎn)物平

衡時的轉(zhuǎn)化率為1-a,由題目可知

(5.0x10-3molxax|AH|=XkJ

15.0x10-3molx(1-a)x|AH|=Yk]

<0

計算可得△”=-200(X+r)kJ-mol-1o

(2)實驗測定X<y,則達(dá)到平衡時BL物質(zhì)轉(zhuǎn)化量小于BD物質(zhì)轉(zhuǎn)化量，平衡狀態(tài)BL物質(zhì)

的量大，根據(jù)圖示可知，表示XBL變化的曲線是a或c;以BL為原料時,根據(jù)題給反應(yīng)1、

II、III可知，體系總物質(zhì)的量(除H2外)的增加量正好是BD參與反應(yīng)H、III的量,也正好

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是生成的氏0值)的物質(zhì)的量，設(shè)t\時BL轉(zhuǎn)化為BD的物質(zhì)的量為amol,BD轉(zhuǎn)化為

THF、BuOH的物質(zhì)的量為〃mol,則體系總物質(zhì)的量(除出外)為(5.0xl()-3+?mol,得到

5.0x10ja=0,48、--C^b=0.36,求得a=%<1()-3、》=Ux](y3,則力時刻％H,0=

5.0xl0-3+b5.0xl0-3+b*23235M2U

——^^=0.08;此時BD的產(chǎn)率為“a”金100%=39%。

5.0xi0-3+b5.0X10-3

(3)已知反應(yīng)I的正反應(yīng)是放熱反應(yīng)，以BL為初始原料,溫度升高則平衡逆向移動,XBD減

小,(XBD/XBL)max減小二坪^一的值增大;溫度相同時，壓強增大,平衡正向移動/BD增

大,(%BD/XBL)max增大，,吁呼減小,即曲線a、b、C中,(%BD/XBL)max最大的是曲線C；由上

述分析可知,(493K,2.5xl()3kPa)對應(yīng)曲線b,(493K,3.5xl03kPa)對應(yīng)曲線c,兩者所處的

溫度相同,與曲線b相比，曲線c所處的壓強較大,壓強增大反應(yīng)H、III均逆向移動,XBD增

大,(XBD/XBL)max增大，而壓強對反應(yīng)