高考必考大題專練(二)

高考必考大題專練(二)化學(xué)原理綜合應(yīng)用題(A組)1．[2021·廣東卷，19]我國力爭(zhēng)于2030年前做到碳達(dá)峰，2060年前實(shí)現(xiàn)碳中和。CH4與CO2重整是CO2利用的研究熱點(diǎn)之一。該重整反應(yīng)體系主要涉及以下反應(yīng)：a)CH4(g)＋CO2(g)?2CO(g)＋2H2(g)ΔH1b)CO2(g)＋H2(g)?CO(g)＋H2O(g)ΔH2c)CH4(g)?C(s)＋2H2(g)ΔH3d)2CO(g)?CO2(g)＋C(s)ΔH4e)CO(g)＋H2(g)?H2O(g)＋C(s)ΔH5(1)根據(jù)蓋斯定律，反應(yīng)a的ΔH1＝________(寫出一個(gè)代數(shù)式即可)。(2)上述反應(yīng)體系在一定條件下建立平衡后，下列說法正確的有________。A．增大CO2與CH4的濃度，反應(yīng)a、b、c的正反應(yīng)速率都增加B．移去部分C(s)，反應(yīng)c、d、e的平衡均向右移動(dòng)C．加入反應(yīng)a的催化劑，可提高CH4的平衡轉(zhuǎn)化率D．降低反應(yīng)溫度，反應(yīng)a～e的正、逆反應(yīng)速率都減小(3)一定條件下，CH4分解形成碳的反應(yīng)歷程如圖1所示。該歷程分________步進(jìn)行，其中，第________步的正反應(yīng)活化能最大。(4)設(shè)Keq\o\al(\s\up1(r),\s\do1(p))為相對(duì)壓力平衡常數(shù)，其表達(dá)式寫法：在濃度平衡常數(shù)表達(dá)式中，用相對(duì)分壓代替濃度。氣體的相對(duì)分壓等于其分壓(單位為kPa)除以p0(p0＝100kPa)。反應(yīng)a、c、e的lnKeq\o\al(\s\up1(r),\s\do1(p))隨eq\f(1,T)(溫度的倒數(shù))的變化如圖2所示。①反應(yīng)a、c、e中，屬于吸熱反應(yīng)的有________(填字母)。②反應(yīng)c的相對(duì)壓力平衡常數(shù)表達(dá)式為Keq\o\al(\s\up1(r),\s\do1(p))＝________。③在圖2中A點(diǎn)對(duì)應(yīng)溫度下、原料組成為n(CO2)∶n(CH4)＝1∶1、初始總壓為100kPa的恒容密閉容器中進(jìn)行反應(yīng)，體系達(dá)到平衡時(shí)H2的分壓為40kPa。計(jì)算CH4的平衡轉(zhuǎn)化率，寫出計(jì)算過程：________________________。(5)CO2用途廣泛，寫出基于其物理性質(zhì)的一種用途：________________________________________________________________________________________________________________________________________________。2．[2021·河北卷，16(節(jié)選)]當(dāng)今，世界多國相繼規(guī)劃了碳達(dá)峰、碳中和的時(shí)間節(jié)點(diǎn)，因此，研發(fā)二氧化碳利用技術(shù)、降低空氣中二氧化碳含量成為研究熱點(diǎn)。(1)大氣中的二氧化碳主要來自于煤、石油及其他含碳化合物的燃燒。已知25℃時(shí)，相關(guān)物質(zhì)的燃燒熱數(shù)據(jù)如下表：物質(zhì)H2(g)C(石墨，s)C6H6(l)燃燒熱ΔH(kJ·mol－1)－285.8－393.5－3267.5則25℃時(shí)H2(g)和C(石墨，s)生成C6H6(l)的熱化學(xué)方程式為__________________。(2)雨水中含有來自大氣的CO2，溶于水中的CO2進(jìn)一步和水反應(yīng)，發(fā)生電離：①CO2(g)?CO2(aq)②CO2(aq)＋H2O(l)?H＋(aq)＋HCOeq\o\al(\s\up1(－),\s\do1(3))(aq)25℃時(shí)，反應(yīng)②的平衡常數(shù)為K0溶液中CO2的濃度與其在空氣中的分壓成正比(分壓＝總壓×物質(zhì)的量分?jǐn)?shù))，比例系數(shù)為ymol·L－1·kPa－1，當(dāng)大氣壓強(qiáng)為pkPa，大氣中CO2(g)的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)為x時(shí)，溶液中H＋濃度為________mol·L－1(寫出表達(dá)式，考慮水的電離，忽略HCOeq\o\al(\s\up1(－),\s\do1(3))的電離)。(3)105℃時(shí)，將足量的某碳酸氫鹽(MHCO3)固體置于真空恒容容器中，存在如下平衡：2MHCO3(s)eq\o(,\s\up7(△))M2CO3(s)＋H2O(g)＋CO2(g)上述反應(yīng)達(dá)平衡時(shí)體系的總壓為46kPa。保持溫度不變，開始時(shí)在體系中先通入一定量的CO2(g)，再加入足量MHCO3(s)，欲使平衡時(shí)體系中水蒸氣的分壓小于5kPa，CO2(g)的初始?jí)簭?qiáng)應(yīng)大于______kPa。(4)我國科學(xué)家研究Li－CO2電池，取得了重大科研成果。回答下列問題：①Li－CO2電池中，Li為單質(zhì)鋰片，則該電池中的CO2在________(填“正”或“負(fù)”)極發(fā)生電化學(xué)反應(yīng)。研究表明，該電池反應(yīng)產(chǎn)物為碳酸鋰和單質(zhì)碳，且CO2電還原后與鋰離子結(jié)合形成碳酸鋰按以下4個(gè)步驟進(jìn)行，寫出步驟Ⅲ的離子方程式。Ⅰ.2CO2＋2e－=C2Oeq\o\al(\s\up1(2－),\s\do1(4))Ⅱ.C2Oeq\o\al(\s\up1(2－),\s\do1(4))=CO2＋COeq\o\al(\s\up1(2－),\s\do1(2))Ⅲ.________________________Ⅳ.COeq\o\al(\s\up1(2－),\s\do1(3))＋2Li＋=Li2CO3②研究表明，在電解質(zhì)水溶液中，CO2氣體可被電化學(xué)還原。CO2在堿性介質(zhì)中電還原為正丙醇(CH3CH2CH2OH)的電極反應(yīng)方程式為________________________。3．[2020·全國卷Ⅱ，28(2)(3)]天然氣的主要成分為CH4，一般還含有C2H6等烴類，是重要的燃料和化工原料。(2)高溫下，甲烷生成乙烷的反應(yīng)如下：2CH4eq\o(→,\s\up7(高溫))C2H6＋H2。反應(yīng)在初期階段的速率方程為：r＝k×cCH4，其中k為反應(yīng)速率常數(shù)。①設(shè)反應(yīng)開始時(shí)的反應(yīng)速率為r1，甲烷的轉(zhuǎn)化率為α?xí)r的反應(yīng)速率為r2，則r2＝__________r1。②對(duì)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，r增大B．增加H2濃度，r增大C．乙烷的生成速率逐漸增大D．降低反應(yīng)溫度，k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(shí)現(xiàn)兩種分子的耦合轉(zhuǎn)化，其原理如圖所示：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______。4．CO2/HCOOH循環(huán)在氫能的貯存/釋放、燃料電池等方面具有重要應(yīng)用。(1)CO2催化加氫。在密閉容器中，向含有催化劑的KHCO3溶液(CO2與KOH溶液反應(yīng)制得)中通入H2生成HCOO－，其離子方程式為__________________________；其他條件不變，HCOeq\o\al(\s\up1(－),\s\do1(3))轉(zhuǎn)化為HCOO－的轉(zhuǎn)化率隨溫度的變化如圖1所示。反應(yīng)溫度在40℃～80℃范圍內(nèi)，HCOeq\o\al(\s\up1(－),\s\do1(3))催化加氫的轉(zhuǎn)化率迅速上升，其主要原因是________________________________。(2)HCOOH燃料電池。研究HCOOH燃料電池性能的裝置如圖2所示，兩電極區(qū)間用允許K＋、H＋通過的半透膜隔開。①電池負(fù)極電極反應(yīng)式為________________________；放電過程中需補(bǔ)充的物質(zhì)A為________(填化學(xué)式)。②圖2所示的HCOOH燃料電池放電的本質(zhì)是通過HCOOH與O2的反應(yīng)，將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能，其反應(yīng)的離子方程式為________________________________。(3)HCOOH催化釋氫。在催化劑作用下，HCOOH分解生成CO2和H2可能的反應(yīng)機(jī)理如圖3所示。①HCOOD催化釋氫反應(yīng)除生成CO2外，還生成________(填化學(xué)式)。②研究發(fā)現(xiàn)：其他條件不變時(shí)，以HCOOK溶液代替HCOOH催化釋氫的效果更佳，其具體優(yōu)點(diǎn)是______________?；瘜W(xué)原理綜合應(yīng)用題(B組)1．[2021·湖南卷，16]氨氣中氫含量高，是一種優(yōu)良的小分子儲(chǔ)氫載體，且安全、易儲(chǔ)運(yùn)，可通過下面兩種方法由氨氣得到氫氣。方法Ⅰ.氨熱分解法制氫氣相關(guān)化學(xué)鍵的鍵能數(shù)據(jù)在一定溫度下，利用催化劑將NH3分解為N2和H2。回答下列問題：(1)反應(yīng)2NH3(g)?N2(g)＋3H2(g)ΔH＝________kJ·mol－1；(2)已知該反應(yīng)的ΔS＝198.9J·mol－1·K－1，在下列哪些溫度下反應(yīng)能自發(fā)進(jìn)行？________(填標(biāo)號(hào))；A.25℃B．125℃C.225℃D．325℃(3)某興趣小組對(duì)該反應(yīng)進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)探究。在一定溫度和催化劑的條件下，將0.1molNH3通入3L的密閉容器中進(jìn)行反應(yīng)(此時(shí)容器內(nèi)總壓為200kPa)，各物質(zhì)的分壓隨時(shí)間的變化曲線如圖所示。①若保持容器容積不變，t1時(shí)反應(yīng)達(dá)到平衡，用H2的濃度變化表示0～t1時(shí)間內(nèi)的反應(yīng)速率v(H2)＝________mol·L－1·min－1(用含t1的代數(shù)式表示)；②t2時(shí)將容器容積迅速縮小至原來的一半并保持不變，圖中能正確表示壓縮后N2分壓變化趨勢(shì)的曲線是________(用圖中a、b、c、d表示)，理由是________________________________________________________________________________________________________________________________________________；③在該溫度下，反應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù)Kθ＝________[已知：分壓＝總壓×該組分物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)，對(duì)于反應(yīng)dD(g)＋eE(g)?gG(g)＋hH(g)Kθ＝eq\f(\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(pG,pθ)))g·\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(pH,pθ)))h,\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(pD,pθ)))d·\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(pE,pθ)))e)，其中pθ＝100kPa，pG、pH、pD、pE為各組分的平衡分壓]。方法Ⅱ.氨電解法制氫氣利用電解原理，將氨轉(zhuǎn)化為高純氫氣，其裝置如圖所示。(4)電解過程中OH－的移動(dòng)方向?yàn)開_______________(填“從左往右”或“從右往左”)；(5)陽極的電極反應(yīng)式為________________________________________。2．[2021·浙江卷，29]“氯堿工業(yè)”以電解飽和食鹽水為基礎(chǔ)制取氯氣等產(chǎn)品，氯氣是實(shí)驗(yàn)室和工業(yè)上的常用氣體。請(qǐng)回答：(1)電解飽和食鹽水制取氯氣的化學(xué)方程式是__________________________。(2)下列說法不正確的是________。A.可采用堿石灰干燥氯氣B.可通過排飽和食鹽水法收集氯氣C.常溫下，可通過加壓使氯氣液化而儲(chǔ)存于鋼瓶中D.工業(yè)上，常用氫氣和氯氣反應(yīng)生成的氯化氫溶于水制取鹽酸(3)在一定溫度下，氯氣溶于水的過程及其平衡常數(shù)為：Cl2(g)?Cl2(aq)K1＝eq\f(c（Cl2）,p)Cl2(aq)＋H2O(l)?H＋(aq)＋Cl－(aq)＋HClO(aq)K2其中p為Cl2(g)的平衡壓強(qiáng)，c(Cl2)為Cl2在水溶液中的平衡濃度。①Cl2(g)?Cl2(aq)的焓變?chǔ)1________0(填”>”“＝”或“<”)。②平衡常數(shù)K2的表達(dá)式為K2＝______。③氯氣在水中的溶解度(以物質(zhì)的量濃度表示)為c，則c＝______。(用平衡壓強(qiáng)p和上述平衡常數(shù)表示，忽略HClO的電離)(4)工業(yè)上，常采用“加碳氯化”的方法以高鈦渣(主要成分為TiO2)為原料生產(chǎn)TiCl4，相應(yīng)的化學(xué)方程式為：Ⅰ.TiO2(s)＋2Cl2(g)?TiCl4(g)＋O2(g)ΔHⅠ＝181kJ·mol－1，KⅠ＝3.4×10－29Ⅱ.2C(s)＋O2(g)?2CO(g)ΔHⅡ＝－221kJ·mol－1，KⅡ＝1.2×1048結(jié)合數(shù)據(jù)說明氯化過程中加碳的理由：____________。(5)在一定溫度下，以I2為催化劑，氯苯和Cl2在CS2中發(fā)生平行反應(yīng)，分別生成鄰二氯苯和對(duì)二氯苯，兩產(chǎn)物濃度之比與反應(yīng)時(shí)間無關(guān)。反應(yīng)物起始濃度均為0.5mol·L－1，反應(yīng)30min測(cè)得氯苯15%轉(zhuǎn)化為鄰二氯苯，25%轉(zhuǎn)化為對(duì)二氯苯。保持其他條件不變，若要提高產(chǎn)物中鄰二氯苯的比例，可采用的措施是________。A.適當(dāng)提高反應(yīng)溫度B．改變催化劑C.適當(dāng)降低反應(yīng)溫度D．改變反應(yīng)物濃度3．水是“生命之基質(zhì)”，是“永遠(yuǎn)值得探究的物質(zhì)”。(1)關(guān)于反應(yīng)H2(g)＋eq\f(1,2)O2(g)=H2O(l)，下列說法不正確的是________。A.焓變?chǔ)<0，熵變?chǔ)<0B.可以把反應(yīng)設(shè)計(jì)成原電池，實(shí)現(xiàn)能量的轉(zhuǎn)化C.一定條件下，若觀察不到水的生成，說明該條件下反應(yīng)不能自發(fā)進(jìn)行D.選用合適的催化劑，有可能使反應(yīng)在常溫常壓下以較快的速率進(jìn)行(2)①根據(jù)H2O的成鍵特點(diǎn)，畫出與圖1中H2O分子直接相連的所有氫鍵(O－H…O)。②將一定量水放入抽空的恒容密閉容器中，測(cè)定不同溫度(T)下氣態(tài)、液態(tài)水平衡共存[H2O(l)?H2O(g)]時(shí)的壓強(qiáng)(p)。在圖2中畫出從20℃開始經(jīng)過100℃的p隨T變化關(guān)系示意圖(20℃時(shí)的平衡壓強(qiáng)用p1表示)。(3)水在高溫高壓狀態(tài)下呈現(xiàn)許多特殊的性質(zhì)。當(dāng)溫度、壓強(qiáng)分別超過臨界溫度(374.2℃)、臨界壓強(qiáng)(22.1MPa)時(shí)的水稱為超臨界水。①與常溫常壓的水相比，高溫高壓液態(tài)水的離子積會(huì)顯著增大。解釋其原因________________________________________________________________________________________________________________________________________________。②如果水的離子積Kw從1.0×10－14增大到1.0×10－10，則相應(yīng)的電離度是原來的________倍。③超臨界水能夠與氧氣等氧化劑以任意比例互溶，由此發(fā)展了超臨界水氧化技術(shù)。一定實(shí)驗(yàn)條件下，測(cè)得乙醇的超臨界水氧化結(jié)果如圖3、圖4所示，其中x為以碳元素計(jì)的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)，t為反應(yīng)時(shí)間。下列說法合理的是________。A.乙醇的超臨界水氧化過程中，一氧化碳是中間產(chǎn)物，二氧化碳是最終產(chǎn)物B.在550℃條件下，反應(yīng)時(shí)間大于15s時(shí)，乙醇氧化為二氧化碳已趨于完全C.乙醇的超臨界水氧化過程中，乙醇的消耗速率或二氧化碳的生成速率都可以用來表示反應(yīng)的速率，而且兩者數(shù)值相等D.隨溫度升高，xCO峰值出現(xiàn)的時(shí)間提前，且峰值更高，說明乙醇的氧化速率比一氧化碳氧化速率的增長幅度更大(4)以鉑陽極和石墨陰極設(shè)計(jì)電解池，通過電解NH4HSO4溶液產(chǎn)生(NH4)2S2O8，再與水反應(yīng)得到H2O2，其中生成的NH4HSO4可以循環(huán)使用。①陽極的電極反應(yīng)式是___________________________________________。②制備H2O2的總反應(yīng)方程式是__________________________________________。4．CO2的資源化利用能有效減少CO2排放，充分利用碳資源。(1)CaO可在較高溫度下捕集CO2，在更高溫度下將捕集的CO2釋放利用。CaC2O4·H2O熱分解可制備CaO，CaC2O4·H2O加熱升溫過程中固體的質(zhì)量變化如圖1。①寫出400～600℃范圍內(nèi)分解反應(yīng)的化學(xué)方程式：________________________________________________________________________。②與CaCO3熱分解制備的CaO相比，CaC2O4·H2O熱分解制備的CaO具有更好的CO2捕集性能，其原因是__________________________________________。(2)電解法轉(zhuǎn)化CO2可實(shí)現(xiàn)CO2資源化利用。電解CO2制HCOOH的原理示意圖如圖2。①寫出陰極CO2還原為HCOO－的電極反應(yīng)式：________________________。②電解一段時(shí)間后，陽極區(qū)的KHCO3溶液濃度降低，其原因是____________________________________