2021屆高考化學(xué)三輪沖刺：化學(xué)反應(yīng)原理綜合題（B）

2021屆高考化學(xué)三輪沖刺：反應(yīng)原理綜合題(B)

1.釵被稱為“現(xiàn)代工業(yè)味精”，是發(fā)展現(xiàn)代工業(yè)、現(xiàn)代國防和現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)不

可缺少的重要材料。常見的鈾氧化物為VO、V2O3、VO2、V2O5,低價(jià)氧化

釵在空氣中易被氧化成高價(jià)氧化鈾。請(qǐng)回答下列問題：

1

(1)已知:①2V(s)+O2(g)=2VO(s)A/仁825.6kJ-mol

1

②4VO(s)+O2(g)=2V2O3(s)A%=-788.8kJ-mol

1

③V2O3(s)+O2(g)=V2O5(s)A〃3=-334.6kJ-mol

④4V(s)+5O2(g)=2V2O5(s)AH

據(jù)上述反應(yīng)熱效應(yīng)之間的關(guān)系，可知A〃4=0

(2評(píng)2。5是釵氧化物中最重要的,也是最常用的釵化工制品。工業(yè)上制備

V2O5的一個(gè)方法是利用V0C13水解，則V0C13中V的化合價(jià)為，水解

反應(yīng)的化學(xué)方程式為O

⑶工業(yè)上由V2O5冶煉金屬鈾常用鋁熱法，該反應(yīng)的化學(xué)方程式為

(4)工業(yè)制硫酸常用V2O5作催化劑，已知2SO2(g)+O2(g)-2SO3(g)AH=-

196kJ.mor\500℃時(shí)將2molSO2和1molO2裝入一容積恒定的10L密閉

容器中，達(dá)到平衡時(shí)容器中SO3的濃度為0.1mol-L-^

①該溫度的平衡常數(shù)K=0某溫度時(shí)，該反應(yīng)的平衡常數(shù)K=50,則該

溫度(填或“=")500℃。

②下列措施能使n(SO3)/n(SO2)的值減小的是(填字母)。

A.升溫

B.其他條件不變，再充入2moiHe

C.其他條件不變，再充入2molSO2和1molO2

D.不用V2O5作催化劑，改用其他更高效的催化劑

(5)酸性條件下,V2O5和亞硫酸鈉發(fā)生氧化還原反應(yīng)生成可溶性的VOSCU,請(qǐng)

寫出該反應(yīng)的離子方程式:0

2.CH4超干重整C02技術(shù)可得到富含CO的化工原料?；卮鹣铝袉栴}:

（1）CH4超干重整CO2的催化轉(zhuǎn)化如圖1所示：

①已知相關(guān)反應(yīng)的能量變化如圖2所示，過程I的熱化學(xué)方程式為

②關(guān)于上述過程n的說法不正確的是o（填字母）

a.實(shí)現(xiàn)了含碳物質(zhì)與含氫物質(zhì)的分離

b.可表示為CO2+H2=H2O（g）+CO

c.CO未參與反應(yīng)

d.Fe3O4>CaO為催化劑,降低了反應(yīng)的AH

③其他條件不變,在不同催化劑（I、n、ni）作用下，反應(yīng)

CH4（g）+CC）2（g）=2CO（g）+2H2（g）進(jìn)行相同時(shí)間后,CH4的轉(zhuǎn)化率隨反應(yīng)溫度

的變化如圖3所示。a點(diǎn)所代表的狀態(tài)（填“是”或“不是"）平衡狀態(tài);b

點(diǎn)CH4的轉(zhuǎn)化率高于c點(diǎn),原因是o

里95

婁

軍

K

s85

x

c

75

700750800850

溫度/'C圖3

(2)在一剛性密閉容器中,CH4和CO2的分壓分別為20kPa、25kPa,力口入Ni/a-

AI2O3催化劑并加熱至1123K使其發(fā)生反應(yīng)

CH4(g)+CO2(g)=2CO(g)+2H2(g)0

①研究表明CO的生成速率v(CO)=I.3xl02p(cH4).p(CO2)moLgLs』,某時(shí)

刻測(cè)得p(CO)=20kPa,則p(CO)2=kPa,v(CO)=mol-g'-s4o

②達(dá)到平衡后測(cè)得體系壓強(qiáng)是起始時(shí)的1.8倍,則該反應(yīng)的平衡常數(shù)的計(jì)算

式為%=(kPaA。(用各物質(zhì)的分壓代替物質(zhì)的量濃度計(jì)算)

(3)CH4超干重整CO2得到的CO經(jīng)偶聯(lián)反應(yīng)可制得草酸(H2c2O4)。常溫下,

向某物質(zhì)的量濃度的草酸溶液中加入一定物質(zhì)的量濃度的NaOH溶液，所

得溶液中c(H2c2。4)=，9(萬),則此時(shí)溶液的pH=-(已知:常溫下

H2c2。4的Kai=6xICT?,K%=6x103Jg6-0.8)

3.汽車尾氣中含有CO和NOx,減輕其對(duì)大氣的污染成為科研工作的熱點(diǎn)

問題。

回答下列問題：

(1)已知th還原CO合成甲醇的熱化學(xué)方程式為CO(g)+2H2(g)

-CH3OH(g)△乩,又CO2(g)+3H2(g)=CH3OH(g)+H2O(g)AH2=-

1

49.0kJ-mol,CO(g)+H2O(g)=CO2(g)+H2(g)AH3=-41.1kJ-molk則

kJ-mol1,對(duì)應(yīng)反應(yīng)自發(fā)進(jìn)行的條件為(填字母)。

A.高溫低溫C.任何溫度

(2)用活化后的V2O5作催化劑，氨氣可將NO還原成N2O

①V2O5能改變反應(yīng)速率是通過改變實(shí)現(xiàn)的。

②在1L的剛性密閉容器中分別充入6molNO、6molNH3和適量。2,控制

不同溫度，均反應(yīng)Ein,測(cè)得容器中部分含氮?dú)怏w濃度隨溫度的變化如圖

所示。NO濃度始終增大的原因可能是o700K時(shí)，0~tmin內(nèi)，

體系中氨氣的平均反應(yīng)速率為（用含/的式子表示）。

3004(X)“X)600700

⑶科學(xué)家研究出了一種高效催化劑，可以將CO和NO2兩者轉(zhuǎn)化為無污染

氣體，反應(yīng)的熱化學(xué)方程式為:2NO2（g）+4C0（g）=4CO2（g）+N2（g）

AH<0o某溫度下，向10L恒容密閉容器中充入0.1molNO2和0.2molCO,

發(fā)生上述反應(yīng)，隨著反應(yīng)的進(jìn)行，容器內(nèi)的壓強(qiáng)變化如下表所示：

時(shí)間

024681012

/min

壓強(qiáng)

7573.471.9670.769.768.7568.75

/kPa

在此溫度下，反應(yīng)的平衡常數(shù)/=kPa-i（0為以分壓表示

的平衡常數(shù)）；若保持溫度不變，再將CO、CO2氣體濃度分別增加一

倍，則平衡（填“右移”“左移”或“不移動(dòng)”）。

4.2019年10月27日，國際清潔能源會(huì)議(ICCE2019)在北京開幕，一碳

化學(xué)成為這次會(huì)議的重要議程。甲醇、甲醛(HCHO)等一碳化合物在化

工、醫(yī)藥、能源等方面都有廣泛的應(yīng)用。

(1)甲醇脫氫法可制備甲醛(反應(yīng)體系中各物質(zhì)均為氣態(tài))，反應(yīng)生成

1molHCHO過程中能量變化如圖lo

則反應(yīng)CO2(g)+2H2(g)=HCHO(g)+H2O(g)AH=kJ-mo『。

(2)氧化劑可處理甲醛污染，結(jié)合圖2分析春季(水溫約為15℃)應(yīng)急

處理被甲醛污染的水源應(yīng)選擇的試劑(填化學(xué)式)。

(3)納米二氧化鈦催化劑可用于工業(yè)上合成甲醇：

1

CO(g)+2H2(g).CH30H(g)AH=akJ-moF。

①按理=2投料比將H,與C。充入VL恒容密閉容器中，在一定條件下發(fā)

n(CO)

生反應(yīng)，測(cè)定co的平衡轉(zhuǎn)化率與溫度、壓強(qiáng)的關(guān)系如圖3所示。則

a=(填“〉”或)0;壓強(qiáng)外方P3由小到大的關(guān)系是

②在溫度為丁。，向某恒容密閉容器中充入凡和CO發(fā)生上述反應(yīng)，起始時(shí)

1

c(H2)=c(CO)=2.0mol-L0達(dá)到平衡時(shí),CO的轉(zhuǎn)化率為圖3中的M點(diǎn)對(duì)應(yīng)的

轉(zhuǎn)化率，則在該溫度下，對(duì)應(yīng)的N點(diǎn)的平衡常數(shù)為(保留3位有

效數(shù)字)。

(4)工業(yè)上利用CH,(混有CO和應(yīng))與水蒸氣在一定條件下制取H”

1

CH4(g)+H2O(g)_CO(g)+3H2(g)AH=+203kJ-moro該反應(yīng)的逆反應(yīng)速率表達(dá)式

為f=hc(CO>/(H)左為速率常數(shù)，在某溫度下測(cè)得實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如表所示：

CO濃度(moLL-)H2濃度(mol-U12)逆反應(yīng)速率(mobU1-min*1)

0.1q8.0

。2q16.0

0.156.75

由上述數(shù)據(jù)可得該溫度下，Q=，該反應(yīng)的逆反應(yīng)速率常數(shù)

k=I??mol3?min-1。

(5)用甲醇可以制備甲胺(CH3NH2),甲胺在水中的電離方式與氨相

似。25℃時(shí)，甲胺的電離常數(shù)(=9.25x10-7。該溫度下，反應(yīng)

CH3NH2+H+-CHsNH；的平衡常數(shù)K=(填數(shù)值)。

5.中科院一項(xiàng)最新成果實(shí)現(xiàn)了甲烷高效生產(chǎn)乙烯，甲烷在催化作用下脫氫,

在氣相中經(jīng)自由基偶聯(lián)反應(yīng)生成乙烯，其反應(yīng)如下：2cH4(g)=C2H4(g)

+2Hz(g)AH>0

化學(xué)鍵H—HC—HC=Cc—c

E(kJ/mol)abcd

(l).已知相關(guān)化學(xué)鍵的鍵能如上表，甲烷制備乙烯反應(yīng)的=

(用含a.b.c.d的代數(shù)式表示)。

(2)溫度時(shí)，向1L的恒容反應(yīng)器中充入2moicH.僅發(fā)生上述反應(yīng),

反應(yīng)過程中0?15minCH4的物質(zhì)的量隨時(shí)間變化如圖1,測(cè)得10-15min時(shí)

H2的濃度為1.6mol-L1

□0?lOmin內(nèi)CH4表示的反應(yīng)速率為mol/（L,min）0

□若圖1中曲線a、曲線b分別表示在溫度Ti時(shí)，使用質(zhì)量相同但表面積

不同的催化劑時(shí)，達(dá)到平衡過程中〃（CHJ的變化曲線，其中表示催化劑表

面積較大的曲線是（填“a”或"b”）。

□15min時(shí),若改變外界反應(yīng)條件，導(dǎo)致〃（CHJ發(fā)生圖中所示變化，則改變的

條件可能是（任答一條即可）。

（3）.實(shí)驗(yàn)測(cè)得VL/C2（CH4）.V逆=%c2（C2H4）"（%）其中K正、K逆為速率常

數(shù)僅與溫度有關(guān)，口溫度時(shí)k正與K逆的比值為_（填數(shù)值）。若將溫度由Ti

升高到T2,則反應(yīng)速率增大的倍數(shù)V正_V逆（選填或“=”）；判斷的

理由是

（4）.科研人員設(shè)計(jì)了甲烷燃料電池并用于電解。如圖2所示，電解質(zhì)是

摻雜了丫2。3與ZrC）2的固體，可在高溫下傳導(dǎo)

閑*于臺(tái)換膜

圖2

□C極的Pt為—極（選填“陽”或“陰”）o

□該電池工作時(shí)負(fù)極反應(yīng)方程式為0

③用該電池電解飽和食鹽水，一段時(shí)間后收集到標(biāo)況下氣體總體積為

112mL則電解后所得溶液在25°。時(shí)pH=—（假設(shè)電解前后NaCl溶液的體

積均為500mL）。

6.空氣質(zhì)量評(píng)價(jià)的主要污染物為PMio、PM2.5、SO2、NO2、O3、CO等物

質(zhì)。脫硝（除NO0技術(shù)和脫硫（除SO2）技術(shù)都是環(huán)境科學(xué)研究的熱點(diǎn)，對(duì)于

消除環(huán)境污染有重要意義。

（1）.已知在催化劑存在的條件下,H2可以將NO還原為N2。圖甲是一定

條件下H2還原NO生成N2和Imol水蒸氣的能量變化示意圖。寫出該反

應(yīng)的熱化學(xué)方程式:（△“用耳、&、上表示）

（2）.升高溫度絕大多數(shù)反應(yīng)的化學(xué)反應(yīng)速率增大，但是

2NO（g）+O2（g）=2NO2（g）的速率卻隨著溫度的升高而減小。某化學(xué)小組為

研究該特殊現(xiàn)象的實(shí)質(zhì)原因，查閱資料知2NO（g）+O2（g）=2NO2（g）的反應(yīng)

歷程分兩步：

I.2NO（g）=N2O2（g）（快）A"i<0;也正=隊(duì)正?C2（NO）;也逆=心逆?C（N2O2）

II.N2C）2（g）+C）2（g）^^2NC）2（g）（慢）」“2<0；丫2正=左2正《NzChAclCh）；丫2逆=左2

逆?C2（NO2）

請(qǐng)回答下列問題：

①一定溫度下，反應(yīng)2NO（g）+O2（g）=2NO2（g）達(dá)到平衡狀態(tài)，請(qǐng)寫出用ki

正、kl逆、左2正、左2逆表示的平衡常數(shù)表達(dá)式K=0

②決定2NO（g）+O2（g）=2NO2（g）反應(yīng)速率的是反應(yīng)n,反應(yīng)I的活化能￡1

與反應(yīng)II的活化能Ei的大小關(guān)系為Ei（填“>”“〈”或“="）及。根

據(jù)速率方程分析,升高溫度該反應(yīng)速率減小的原因是（填序號(hào)）。

A.公正增大,。網(wǎng)2。2）增大B.依正減小,。網(wǎng)2。2）減小C.公正增大,。即2。2）減

小D.」正減小,C（N2O2）增大

③由實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)得到也正?c（02）的關(guān)系可用圖乙表示。當(dāng)X點(diǎn)升高到某一溫

度時(shí)，反應(yīng)重新達(dá)到平衡，則變?yōu)橄鄳?yīng)的點(diǎn)為（填字母）。

（3）.我國科學(xué)家在天然氣脫硫研究方面取得了新進(jìn)展，利用如圖裝置可發(fā)

生反應(yīng):H2S+O2=H2O2+S1,已知甲池中發(fā)生的反應(yīng)為

②乙池溶液中發(fā)生的反應(yīng)為。

7.隨著氮氧化物對(duì)環(huán)境及人類活動(dòng)影響的日趨嚴(yán)重，如何消除大氣污染

物中的氮氧化物成為人們關(guān)注的主要問題之一。

I.利用NH3的還原性可以消除氮氧化物的污染，其中除去NO的主要

反應(yīng)如下：4NH3（g）+6NO（g）^5N2（g）+6H2O（l）AH<0

(1)寫出一種可以提高NO的轉(zhuǎn)化率的方法：0

(2)一定溫度下，在恒容密閉容器中按照〃(NHJ"(NO)=2：3充入反應(yīng)

物，發(fā)生上述反應(yīng)。下列不能判斷該反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)的是

A.?(NH3)：n(NO)=2：3B."(NH3)：”的)不變C.容器內(nèi)壓強(qiáng)不變

D.容器內(nèi)混合氣體的密度不變E.lmolN—H鍵斷裂的同時(shí)，生成

ImolO—H鍵

xv

(3)已知該反應(yīng)速率曝=3C"(NH3).C6(NO),via=^-c(N2).c(H2O)(V

分別是正、逆反應(yīng)速率常數(shù))，該反應(yīng)的平衡常數(shù)K=七/。,則

x=,y=o

(4)某研究小組將2moiNH3、3moiNO和一定量的O2充入2L密閉容

器中，在Ag2。催化劑表面發(fā)生上述反應(yīng)，NO的轉(zhuǎn)化率隨溫度變化的

情況如圖所示：

求

、<

起

脖

宅

苔

O

N

①在5min內(nèi)，溫度從420K升高到580K,此時(shí)段內(nèi)NO的平均反應(yīng)速

率v(NO)=；

②在有氧條件下，溫度580K之后NO生成N2的轉(zhuǎn)化率降低的原因可

能是O

n.用尿素［(NH2)2co］水溶液吸收氮氧化物也是一種可行的方法。NO和

NO2不同配比混合氣通入尿素溶液中，總氮還原率與配比關(guān)系如圖。

(5)用尿素［(NiQco］水溶液吸收體積比為1：1的NO和NO2混合

氣，可將N元素轉(zhuǎn)變?yōu)閷?duì)環(huán)境無害的氣體。寫出該反應(yīng)的化學(xué)方程式

(6)隨著NO和NO2配比的提高，總氮還原率降低的主要原因是

8.甲硅烷廣泛用于電子工業(yè)、汽車領(lǐng)域，三氯氫硅(SiHCb)是制備甲硅

烷的重要原料。回答下列問題：

(1)工業(yè)上以硅粉和氯化氫氣體為原料生產(chǎn)SiHCb時(shí)伴隨發(fā)生的反應(yīng)

有：

Si(s)+4HCl(g)=SiCl4(g)+2H2(g)\H=-241kJ/mol

SiHCi3(g)+HCi(g)=SiCi4(g)+H2(g)AH=—31kJ/mol

以硅粉和氯化氫氣體生產(chǎn)SiHCh的熱化學(xué)方程式是

(2)工業(yè)上可用四氯化硅和氫化鋁鋰(LiAlH4)制甲硅烷(SiH)反應(yīng)后

得甲硅烷及兩種鹽。該反應(yīng)的化學(xué)方程式為O

(3)三氯氫硅歧化也可制得甲硅烷。反應(yīng)2SiHCl3(g)=SiH2Cl2(g)+SiCl4(g)為

歧化制甲硅烷過程的關(guān)鍵步驟，此反應(yīng)采用一定量的PA100催化劑，在不

同反應(yīng)溫度下測(cè)得SiHCL的轉(zhuǎn)化率隨時(shí)間的變化關(guān)系如圖所示。

小25

小、

a

x

?t

u

=，

400

300

200

100

n

//mi

數(shù)長(zhǎng)=

平衡常

反應(yīng)的

為,

化率

衡轉(zhuǎn)

，平

K時(shí)

3.15

①35

。

熱”）

”“吸

“放熱

應(yīng)（填

—反

應(yīng)是

。該反

數(shù)）

3位小

（保留

措施

取的

，可采

時(shí)間

衡的

到平

應(yīng)達(dá)

短反

，要縮

K時(shí)

3.15

②32

、

有

反

。已知

或

（填

一〃

小:匕

的大

速率

反應(yīng)

b處

較a、

③比

與反應(yīng)

常數(shù)，

的速率

逆反應(yīng)

是正、

網(wǎng)分別

4，匕、

a2%0

,w2

逆=3s

七即3V

喋=勺

應(yīng)速率

留2

_（保

____

=___

時(shí)色

15K

在353.

數(shù)，則

量分

質(zhì)的

%為物

關(guān)，

溫度有

K

2

）。

位小數(shù)

工

和化

燃料

要的

是重

煌類，

H6等

含有C2

一般還

H,,

分為C

要成

的主

然氣

9.天

。

原料

物

相關(guān)

H,,

（g）A