高三化学高考备考一轮复习 化学反应原理综合专题训练

这是一份高三化学高考备考一轮复习 化学反应原理综合专题训练，共28页。试卷主要包含了二甲醚的合成方法主要有两种等内容，欢迎下载使用。
Ⅰ.已知：①2Cu2S(s) + 3O2(g) = 2Cu2O(s) + 2SO2(g) △H= -768.2kJ·ml-1
②Cu2S(s) + O2(g)= 2Cu(s) + SO2(g) △H = -217.4kJ·ml-1
(1)Cu2S与Cu2O反应生成Cu和SO2的热化学方程式为_______，该反应中Cu2O作_______(填"氧化剂”或“还原剂”)。
Ⅱ. Cu2O可催化二甲醚合成乙醇。
反应①：CH3OCH3(g) + CO(g)CH3COOCH3(g) △H1
反应②：CH3COOCH3(g) + 2H2(g) CH3OH(g) + C2H5OH(g) △H2
(2)压强为p kPa时同一体系中发生反应①和反应②，湿度对二甲醚(CH3OCH3 )和乙酸甲酯(CH3COOCH3 )平衡转化率的影响如图1所示，则△H1_______0 (填“>”或“”“”“＜”或“=”)。
方法二：CO(g)＋2H2(g)⇌CH3OH(g) ①
2CH3OH(g)⇌CH3OCH3(g)＋H2O(g) ②
(3)T℃，在2L的密闭容器中充入4mlCO和8mlH2合成二甲醚，4min达到平衡，平衡时CO的转化率为0.8，且2c(CH3OH)=c(CH3OCH3)。0~4min内，v(CH3OCH3)=_______。
(4)300℃和500℃时，反应①的平衡常数分别为K1、K2，且K1>K2，则反应①正反应为_______反应(选填“吸热”或“放热”)。
6．（2022·上海黄浦·二模）在温度保持不变的情况下，将一定量的充入注射器中后封口，图乙是在拉伸或压缩注射器的过程中气体透光率随时间的变化(气体颜色越深，透光率越小且整个操作过程物质均为气态)。(已知：)
(1)对注射器的移动轨迹判断正确的是___________。
A．B．
C．D．
(2)判断下面的说法是否正确？(在□中画“×”或“√”)
A．d点：_____
B．c点与a点相比，增大，减小_____
C．若注射器隔热，没有能量损失，会导致反应温度发生变化，则b、c两点的平衡常数_____
D．若在注射器中对反应进行完全相同的操作，最后能得到相似的透光率变化趋势图像_____
在100℃时，将的气体充入2L的密闭容器中，每隔一定时间就对该容器内的物质进行分析，得到下表数据。
(3)比较、的大小___________。
(4)20~40s内，的平均反应速率为___________。
(5)100℃时，容器中物质的量的变化曲线如图。其他条件不变，请画出80℃时物质的量的变化曲线_____。
7．（2022·黑龙江·哈尔滨三中二模）我国“十四五”规划提出要制定2030年前碳达峰行动方案，努力争取2060年前实现碳中和。为此，研发CO2转化利用技术成为重要科技目标。
(1)以CO2为原料加氢可以合成甲醇，将n(H2)/n(CO2)=3的混合气体充入体积为V L的密闭容器中，在催化剂存在的条件下进行以下两个反应：
CO2(g)+3H2(g) CH3OH(g)+H2O(g) △H1＜0
CO2(g)+H2(g) CO(g)+H2O(g) △H2＞0
测得温度与转化率、产物选择性的关系如图所示。
CH3OH选择性=
①270°C以后CO2转化率随温度升高而增大的原因可能是___________。
②有利于提高CH3OH选择性的反应条件可以是___________(填标号)。
A．降低温度 B．使用更合适的催化剂
C．增大压强 D．原料气中掺入适量的CO
③控制温度240°C，测得混合气体流速为a L· h-1(已换算为标准状况)，则CO2的反应速率___________ml·L-1·min-1(写出计算式)。
(2)以CO2和NH3为原料合成尿素。在尿素合成塔中的主要反应可表示如下：
i： 2NH3(g)+CO2(g) NH2CO2NH4(s) △H=- 1 59.5kJ·ml-1
ii： NH2CO2NH4(s) CO(NH2)2(s)+H2O(g) △H= +72.5kJ·ml-1
iii： 2NH3(g)+CO2(g) CO(NH2)2(s)+H2O(g) △H
④反应iii的△H= ___________ kJ·ml-1。3个反应的△G(自由能变化)随温度的变化关系如图所示，图中对应于反应iii的线是___________(填字母)。
⑤一定条件下的恒容容器中，充入原料气3mlNH3和1mlCO2，平衡时CO2的转化率为0.5，则平衡时NH3和CO2的物质的量比为 ___________ ，已知反应ii的Kp=p，测得平衡时容器内总压为ap，则反应iii的平衡常数Kp=___________。
8．（2022·浙江绍兴·模拟预测）2-甲氧基-2-甲基丁烷(TAME)常用作汽油添加剂。在催化剂作用下，可通过甲醇与烯烃的液相反应制得，体系中同时存在如下反应：
反应Ⅰ：(A)+CH3OH(TAME) ΔH1
反应Ⅱ：(B) +CH3OH(TAME) ΔH2
反应Ⅲ： ΔH3
回答下列问题：
(1)反应Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ以物质的量分数表示的平衡常数与温度T变化关系如图1所示。
①物质A和B中相对稳定的是_______(用“A”或“B”表示)；
②的数值范围是_______(填标号)。
A．1
(2)为研究上述反应体系的平衡关系，向某反应容器中加入，控制温度353K，测得TAME的平衡转化率为α。已知反应Ⅲ的平衡常数
①平衡体系中B的物质的量为_______ml，
②反应Ⅰ的平衡常数_______。
③同温同压下，再向该容器中注入惰性溶剂四氢呋喃稀释，请判断对反应Ⅰ的化学平衡的影响并说明理由_______
(3)为研究反应体系的动力学行为，向盛有四氢呋喃的另一容器中加入一定量A、B和。控制温度为353K，A、B物质的量浓度c随反应时间t的变化如图2所示。
①代表B的变化曲线为_______(填“X”或Y”)；
②时，判断反应Ⅲ的正反应速率和逆反应速率的大小并说明理由_______
9．（2022·上海·格致中学模拟预测）为了防止或减少机动车尾气和燃煤产生的烟气对空气的污染，人们采取了很多措施。
Ⅰ．汽车尾气净化的主要原理为2NO(g)+ 2CO(g) 2CO2(g)+N2(g)+Q (Q＞0)。在密闭容器中发生该反应时，c(CO2)随温度(T)和时间(t)的变化曲线如图所示。
完成下列填空：
(1)T1和T2的大小关系为_______。在T2温度下，0~2s内氮气的平均反应速率v(N2)=_______
(2)若该反应在绝热、恒容的密闭体系中进行，下列示意图正确且能说明反应在进行到t1时刻达到平衡状态的是_______。
a. b. c. d.
Ⅱ．煤燃烧产生的烟气含氮的氧化物，用CH4催化还原NOx可以消除氮氧化物的污染。例如：CH4(g)+2NO2(g) N2(g)+CO2(g)+2H2O(g) +867kJ，2NO2(g)N2O4(g) +113.8 kJ
(3)CH4(g)催化还原N2O4(g)生成N2(g)和H2O(g)的热化学方程式为_______。
Ⅲ．NH3催化还原氮氧化物(SCR)技术是目前应用最广泛的烟气氮氧化物脱除技术。反应原理如图所示：
(4)由图可知SCR技术中的氧化剂为_______。用Fe作催化剂时，在氨气足量的情况下，当c(NO2)/c(NO)=1：1时，脱氮率最佳，该反应的化学方程式_______。
(5)利用以上反应原理，采用NH3作还原剂，烟气以一定的流速通过催化剂，通过测量逸出气体中氮氧化物含量，可确定烟气脱氮率。所测烟气脱氮率与温度的关系如图所示，说明该正反应为_______反应。(选填“吸热”或“放热”)。理由是_______。
10．（2022·贵州铜仁·二模）汽车尾气已成为城市空气的主要污染源之一，在汽车尾气处理系统中安装催化转化器，可减少CO和NOx的排放。
已知： i. CO(g)+NO2(g) CO2(g)+NO(g) ΔH1= -15.9 kJ·ml-1
ii.2CO(g)+ 2NO(g) 2CO2(g)+N2(g) ΔH2= -623 kJ·ml-1
iii. 4CO(g)+ 2NO2(g) 4CO2(g)+N2(g) ΔH3
回答下列问题：
(1)ΔH3= ___________kJ·ml-1
(2)我国学者结合实验与计算机模拟结果，研究了反应ii的反应历程，该反应经历了I、II、III三个过渡态。下图显示的是反应路径中每一阶段内各驻点的能量相对于此阶段内反应物能量的能量之差。以下说法正确的是___________ (填字母序号)。
a． N2O比更容易与CO发生反应
b．整个反应分为三个基元反应阶段，其中第一个反应阶段活化能最大
c．其他条件不变，增大压强或使用催化剂均可以增大反应速率，提高反应物的转化率
(3)一定温度下，将1 mlCO、2 mlNO充入2L固定容积的容器中发生反应ii，反应过程中部分物质的物质的量变化如图所示。
①该反应化学平衡常数的表达式K=___________；
②前2 min内的平均反应速率v(NO)= ___________；
③8 min时，若改变反应条件，导致N2的物质的量发生如图所示的变化，则改变的条件可能是_____。
(4)实验室模拟反应iii在相同的密闭容器中加入2 mlCO和1 ml NO2，经过相同时间，测得NO2的转化率[α(NO2)]随温度的变化如图所示。1050K前NO2的转化率随温度升高而增大，原因是_________ ； 在1050K时，NO2的体积分数为___________ 。
11．（2022·湖北·华中师大一附中模拟预测）国家提出2030年前实现碳达峰、2060年前实现碳中和的目标，利用CO或CO2加氢制甲醇将成为实现目标的最佳路径。
(1)利用CO、CO2加氢制甲醇的有关反应如下：
I．2H2(g)+CO(g) CH3OH(g) △H1
II．H2(g)+ CO2(g) CO(g)+ H2O(g) △H 2
III．3H2(g)+CO2(g) CH3OH (g)+H2O(g) △H3
已知：反应I中的相关的化学键键能数据如下。
由键能可知△H1=___________kJ·ml-1；若△H2=+41 kJ·ml-1，则△H3=___________kJ·ml-1。
(2)要使反应I在一定条件下建立的平衡正向移动，可采取的措施有___________(填字母)。
A．缩小反应容器的容积 B．扩大反应容器的容积
C．升高温度 D．降低温度
E．使用合适的催化剂 F．从平衡体系中及时分离出CH3OH
(3)在不同温度、压强和相同催化剂条件下，发生反应III，初始时CO2、H2分别为1.0 ml、3.0ml，测得H2的平衡转化率[α(H2)]随温度和压强的变化如图所示。
①压强：p1、p2、p3的关系为___________。
②250 °C、p1条件下，平衡时α(H2)___________α(CO2)(填“＞”“=”或“＜”)；此时反应的化学平衡常数Kp=___________(分压=总压×物质的量分数)。
③若在A点平衡状态下，再充入1 ml CO2和1 ml H2O(g)， 则速率v正(CO2)___________(填“＞”“＜”或“=”)v逆 (CO2)。
12．（2022·福建·厦门双十中学模拟预测）2022年北京冬奥会主火炬首次采用以氢气为燃料的微火形式，体现了绿色奥运理念。工业上，利用天然气制备氢气，还可得到乙烯、乙炔等化工产品，有关反应原理如下：
反应l：2CH4(g)C2H2(g)+3H2(g) △H1
反应2：2CH4(g)C2H4(g)+2H2(g) △H2
请回答下列问题：
(1)已知几种物质的燃烧热数据如下：
能表示C2H2(g)燃烧热的热化学方程式为_______。
(2)向恒温恒容密闭容器中充入适量CH4，发生上述反应1和反应2。下列情况不能说明上述反应达到平衡状态的是_______(填标号)。A．气体总压强不随时间变化B．气体密度不随时间变化
C．气体平均摩尔质量不随时间变化D．H2体积分数不随时间变化
(3)实验测得2CH4(g)C2H2(g)+3H2(g)的速率方程：v正=k正c2(CH4)，v逆=k逆·c(C2H2)·c3(H2)(k正、k逆分别为正、逆反应速率常数，只与温度、催化剂有关)。T1℃下反应达到平衡时k正=1.5k逆，T2℃下反应达到平衡时k正=3k逆。由此推知，T1_______(填“>”、“”“”“ AC
(3)反应I放热，升温平衡逆向移动，反应II吸热，升温平衡正向移动，反应II占主导，乙酸甲酯的平衡转化率升高，乙醇选择性降低
(4)5：4
(5) Cu CH3OH-4e- +H2O=HCOOH+4H+ 0.75
17．(1)
(2) 加入过量硫酸后，有少量气泡产生，CuO2与硫酸反应生成H2O2，H2O2分解生成氧气，因此能证明棕褐色沉淀中一定含有CuO2 CuO2与硫酸反应生成的H2O2具有强氧化性，在酸性条件下可能会氧化Cu2O或Cu，无法观察到红色沉淀Cu 溶液中出现黄色，且30s内不变色 10mL
(3)pH越大越能促进过氧化氢电离生成,与铜离子生成CuO2沉淀的量也就多。
(4)将Ⅲ中沉淀过滤、洗涤、干燥，称取少量于试管中，加入30%过氧化氢溶液，立即产生大量气泡，反应结束后，测得干燥后固体的质量不变
(5)CuO2的催化能力强于铜离子，随pH增大，铜离子与过氧化氢生成CuO2增多
18．(1) 催化剂，降低反应活化能 CO2(g)=C(s)+O2(g)△H=+(a+b) kJ/ml
(2) 低温 H2
(3) 8 从140℃起随温度的升高，因反应正向放热，不利于反应正向进行或因催化剂的活性降低或反应的副产物增多
19．(1)-63kJ·ml-1
(2) 增大 F 当反应物按化学计量数之比投料，达到平衡时生成物的百分含量最大，当=2.5时，达到平衡状态后，CH2O的体积分数应小于C点，故可能是图像中的F点
(3) b c 温度相同时，增大压强使反应I平衡正向移动，水的体积分数增大，CO2和H2的体积分数减少，有利于反应II平衡逆向移动，故高压时，CO的平衡体积分数降低，M点高于N点(或温度相同时，降低压强使反应I平衡逆向移动，水的体积分数减小，CO2和H2的体积分数增大，有利于反应I平衡正向移动，故低压时，CO的体积分数增大，M点高于N点) 2.88
20．(1) 2H2O+2e-=2OH+H2↑ S+2H+=(n-1)S↓+H2S↑
(2) Fe3+浓度增大，有利于提升脱硫率；Fe3+浓度越大，溶液起始pH越小，c(H+)越大，抑制H2S的电离和溶解(第二步和第一步)，使溶液中c(HS-)降低，脱硫率降低，脱硫率降低幅度超过提升幅度 (只答Fe3+浓度越大，溶液起始pH越小，c(H+)越大，抑制H2S的电离和溶解(第二步和第一步)，使溶液中c(HS-)降低，脱硫率降低也可以) 硫杆菌是反应的催化剂，温度超过30℃后，硫杆菌逐渐失去活性
(3) OH-浓度增大，促进平衡H2SH＋＋HS-向电离方向进行，c(HS-)浓度增大 若水膜过厚，活性炭表面的溶解氧浓度减小，产生的O减少