2023届高考化学二轮复习《化学反应原理》大题专练04

这是一份2023届高考化学二轮复习《化学反应原理》大题专练04，文件包含2023届高考化学二轮复习《化学反应原理》大题专练04解析版docx、2023届高考化学二轮复习《化学反应原理》大题专练04学生版docx等2份试卷配套教学资源，其中试卷共28页， 欢迎下载使用。
已知吸收过程中相关反应的热化学方程式如下：
① ；
② ；
③ ；
则反应的△H=_______kJ/ml。
(2)甲醇在工业上利用水煤气合成，反应为CO(g)＋2H2 (g)CH3OH (g)△H＜0。在一定条件下，将2ml CO和4mlH2通入密闭容器中进行反应，当改变某一外界条件（温度或压强）时，反应达到平衡时CH3OH的体积分数φ(CH3OH )变化趋势如图1所示。
①M点CO的转化率为____________。
②X轴上点的数值比点_________（填“大”或“小”）。某同学认为上图中Y轴表示温度，你认为他判断的理由是________________________________。
(3)已知CO2催化加氢合成乙醇的反应原理为2CO2(g)＋6H2(g)C2H5OH(g)＋3H2O(g)△H＜0。m代表起始时的投料比，即。时，该反应达到平衡状态后MPa，恒压条件下各物质的物质的量分数与温度的关系如图2所示。T温度时，反应达到平衡时物质d的分压__________。
(4)科学家利用图3所示装置可以将CO2转化为气体燃料CO（电解质溶液为稀硫酸），该装置工作时，导线中通过2ml电子后，假定体积不变，M极电解质溶液的pH___________（填“增大”“减小”或“不变”），N极电解质溶液变化的质量△m=__________g。
答案：(1)2a＋2b＋c (2)①25% ②小
该反应正反应是放热反应，温度降低，平衡正移，φ(CH3OH )将增大
(3)2.5aMPa (4)不变 18
解析：(1)根据盖斯定律：
(1)①CO＋2H2CH3OH
解得，
②由于该反应正反应是放热反应，温度越低，平衡正移，φ(CH3OH )将增大，故点的值小于点。
(3)温度升高，反应逆向进行，所以产物的物质的量是逐渐减少的，反应物的物质的量逐渐增大，由题图2可知，曲线a代表的物质为H2，b表示CO2，c为H2O，d为C2H5OH。m=3，设n(CO2)＝3ml，n(H2)＝9ml，生成的C2H5OH的物质的量为ml，列三段式如下： 2CO2(g)＋6H2(g)C2H5OH(g)＋3H2O(g)
根据图示n(CO2)＝n(C2H5OH)，即3-2x =x，解得，则C2H5OH的体积分数，。
(4)由图可知，电子由M极到N极，说明M极为负极；M极电极反应为，N极电极反应为，导线中通过2ml电子后，则负极产生2ml H+，通过质子交换膜的H+为2ml，即M极电解质溶液中H+没有改变，M极电解质溶液的pH不变；N极增加的实际是O和H。增加O原子的物质的量为1m，转移过来的H+为2ml，则N极电解质溶液。
2．二氧化硫是危害最为严重的大气污染物之一,它主要来自化石燃料的燃烧,研究CO催化还原SO2的适宜条件,在燃煤电厂的烟气脱硫中具有重要价值。
Ⅰ.从热力学角度研究反应
(1)C(s)+O2(g)＝CO2(g) ΔH1=-393.5 kJ·ml-1
CO2(g)+C(s)＝2CO(g) ΔH2=+172.5 kJ·ml-1
S(s)+O2(g)SO2(g) ΔH3=-296.0 kJ·ml-1
写出CO 还原SO2的热化学方程式:_________________。
(2)关于CO还原SO2的反应,下列说法正确的是______。
A.在恒温恒容条件下,若反应体系压强不变,则反应已达到平衡状态
B.平衡状态时,2v正(CO)=v逆(SO2)
C.其他条件不变，增大SO2的浓度,CO的平衡转化率增大
D.在恒温恒压的容器中，向达到平衡状态的体系中充入N2,SO2的平衡转化率不变
Ⅱ．NOx的排放主要来自于汽车尾气，包含NO2和NO，有人提出用活性炭对NOx进行吸附，发生反应如下：
反应a：C(s)+2NO(g)N2(g)+CO2(g) ΔH=－34.0kJ/ml
反应b：2C(s)+2NO2(g)N2(g)+2CO2(g) ΔH=－64.2kJ/ml
(3)对于反应a，在T1℃时，借助传感器测得反应在不同时间点上各物质的浓度如下：
①0~10min内，NO的平均反应速率v(NO)=___________，当升高反应温度，该反应的平衡常数K___________(选填“增大”、“减小”或“不变”)。
②30min后，只改变某一条件，反应重新达到平衡；根据上表中的数据判断改变的条件可能是___________(填字母)。
A．加入一定量的活性炭 B．通入一定量的NO
C．适当缩小容器的体积 D．加入合适的催化剂
(4)①某实验室模拟反应b，在密闭容器中加入足量的C和一定量的NO2气体，维持温度为T2℃，如图为不同压强下反应b经过相同时间NO2的转化率随着压强变化的示意图。请从动力学角度分析，1050kPa前，反应b中NO2转化率随着压强增大而增大的原因_____________；在1100kPa时，NO2的体积分数为___________。
②用某物质的平衡分压代替其物质的量浓度也可以表示化学平衡常数(记作Kp)；在T2℃、1.1×106Pa时，该反应的化学平衡常数Kp=___________(计算表达式表示)；已知：气体分压(P分)=气体总压(P总)×体积分数。
答案：2CO(g)+SO2(g)2CO2(g)+S(s) ΔH=-270.0 kJ·ml-1 (2)AC
(3)①0.042ml/(L·min) 减小 ②BC
(4)1050kPa前反应未达平衡状态，随着压强增大，反应速率加快，NO2转化率提高 50%
②或
解析：(1)CO与SO2的反应方程式为2CO＋SO2=2CO2＋S，① C(s)+O2(g)= CO2(g)，②CO2(g)+C(s) =2CO(g)，③S(s)+O2(g)= SO2(g)，因此有①－②－③得出2CO(g)＋SO2(g)=2CO2(g)＋S(s) △H=－270.0kJ·ml－1；
(2)A．根据反应方程式，硫为固体，其余为气体，反应前后气体分子数之和不相等，因此当压强不再改变，说明反应达到平衡，故A正确；
B．不同物质的速率表示达到平衡，要求反应的方向一正一逆，且反应速率之比等于系数之比，即v正(CO)=2v逆(SO2)，故B错误；
C．其他条件不变，增大SO2的浓度，增加反应物的浓度，平衡向正反应反应移动，CO的转化率增大，故C正确；
D．恒温恒压下，通入非反应气体，容器的体积增大，物质的量浓度降低，平衡向逆反应方向进行，SO2的转化率的降低，故D错误；答案为AC；
(3)①根据反应速率数学表达式，v(NO)=(1.00－0.58)ml/L÷10min=0.042ml/(L·min)；反应a和b都是放热反应，升高温度，平衡向逆反应方向进行，化学平衡常数只受温度的影响，即升高温度，平衡常数K减小；
②A．活性炭为固体，加入活性炭，不影响化学平衡，故A不符合题意；
B．通入一定量的NO，NO浓度增大，平衡向正反应方向移动，N2浓度增大，故B符合题意；
C．适当缩小容器的体积，所有气体的浓度均增大，故C符合题意；
D．加入合适的催化剂，不影响化学平衡，故D不符合题意；答案为BC；
(4)①根据示意图，1050kPa前，反应未达到平衡，随着压强增大，反应速率增大，NO2的转化率加快；假设通入1mlNO2，2C(s)＋2NO2(g) N2(g)＋2CO2(g)
起始： 1 0 0
变化： 0.4 0.2 0.4
平衡： 0.6 0.2 0.4
1100kPa时，NO2的体积分数为0.6ml/(0.6＋0.2＋0.4)ml×100%=50%；
②NO2的体积分数为1/2，N2的体积分数为0.2ml/(0.6＋0.2＋0.4)ml=1/6，CO2的体积分数为1/3，Kp==或。
3．减少污染、保护环境是人们关注的最主要问题之一，请回答以下问题。
Ⅰ.减少空气中SO2的排放，常采取的措施有：
(1)将煤转化为清洁气体燃料。
已知：H2(g)＋O2(g)=H2O(g) ΔH1=－241.8 kJ∙ml−1
C(s)＋O2(g)=CO(g) ΔH2=－110.5 kJ∙ml−1
则焦炭与水蒸气反应生成CO的热化学方程式为_____________________________。
(2)洗涤含SO2的烟气。以下物质可作洗涤剂的是________________(填序号)：
a.NaHSO3 b.Na2CO3 c.CaCl2 d.Ca(OH)2
Ⅱ.利用NH3的还原性可以消除氮氧化物的污染，其中除去NO的主要反应如下：4NH3(g)+6NO(g)5N2(g)+6H2O(l) △H＜0
(3)一定温度下，在恒容密闭容器中按照n(NH3)︰n(NO)=2︰3充入反应物，发生上述反应。下列不能判断该反应达到平衡状态的是________________。
A．c(NH3)︰c(NO)=2︰3 B．n(NH3)︰n(N2)不变
C．容器内压强不变 D．容器内混合气体的密度不变
E．气体的平均相对分子质量不变 F．1mlN—H键断裂的同时，生成2mlO—H键
(4)已知该反应速率υ正=k正·c4(NH3)·c6(NO)，υ逆=k逆·cx(N2)·cy(H2O)(k正、k逆分别是正、逆反应速率常数)，该反应的平衡常数K=，则x=________________，y=_________________。
(5)某研究小组将2mlNH3、3mlNO和一定量的O2充入3L密闭容器中，在Ag2O催化剂表面发生上述反应，NO的转化率随温度变化的情况如图所示：
①有氧条件下，在10min内，温度从420K升高到580K，此时段内NO的平均反应速率υ(NO)=_________；
②在有氧条件下，温度580K之后NO生成N2的转化率降低的原因可能是_________________。
答案：(1)C(s)+H2O(g)=CO(g)+H2(g) ΔH=+131.3 kJ∙ml−1 (2) bd (3)AF (4) 5 0 (5)0.057 ml∙L−1∙min−1 平衡逆向移动
解析：(1)将第一个方程式减去第二个方程式得到焦炭与水蒸气反应生成CO的热化学方程式为C(s)+H2O(g)=CO(g)+H2(g) ΔH=+131.3 kJ∙ml−1；
(2)a．NaHSO3和SO2不反应，不能做洗涤剂，故a不符合题意；b．Na2CO3和SO2反应生成亚硫酸钠和二氧化碳，可做洗涤剂，故b符合题意；c．CaCl2和SO2不反应，不能做洗涤剂，故c不符合题意；d．Ca(OH)2和SO2反应生成亚硫酸钙，可做洗涤剂，故d符合题意；综上所述，答案为：bd。
(3)n(NH3)︰n(NO)=2︰3充入反应物，其浓度比值始终是c(NH3)︰c(NO)=2︰3，因此不能作为判断平衡的标志，故A符合题意；氮气是生成物，氨气是反应物，当n(NH3)︰n(N2)不变，则能作为判断平衡的标志，故B不符合题意；该反应是体积减小的反应，容器内压强不断减小，当容器内压强不变，则可以作为判断平衡的标志，故C不符合题意；密度等于气体质量除以容器的体积，正向反应，气体质量减少，容器体积不变，当容器内混合气体的密度不变，则可以作为判断平衡的标志，故D不符合题意；气体摩尔质量等于气体质量除以气体的物质的量，正向反应，气体质量不变，气体物质的量减小，则气体摩尔质量增大，当气体的平均相对分子质量不变，则可以作为判断平衡的标志，故E不符合题意；1ml N—H键断裂，正向反应，生成2ml O—H键，逆向反应，1ml N—H键断裂与1ml O—H键断裂才能作为判断平衡的标志，因此1mlN—H键断裂的同时，生成2mlO—H键，不能作为判断平衡的标志，故F符合题意；综上所述，答案为AF。
(4)根据题意得到，该反应的平衡常数，因此得到x=5，y=0；
(5)①有氧条件下，在10min内，温度从420K升高到580K，此时段内NO的平均反应速率；
②在有氧条件下，温度580K之后，由于该反应是放热反应，因此升高温度，平衡向吸热反应即逆向移动，因此NO生成N2的转化率降低。
4．汽车尾气中CO、NOx以及燃煤废弃中的SO2都是大气污染物，对它们的治理具有重要意义。
I．(1)氧化还原法消除NOx的转化：NOeq \(———→,\s\up7(O3),\s\d5(反应Ⅰ))NO2eq \(————→,\s\up7(CO(NH2)2),\s\d5(反应Ⅱ))N2
①反应I为NO＋O3=NO2＋O2，生成标准状况下11.2LO2时，转移电子的物质的量是_______ml。
②反应II中，当n(NO2)∶n[CO(NH2)2]=3∶2时，氧化产物与还原产物的质量比为___________________。
II．吸收SO2和NO，获得Na2S2O4和NH4NO3产品的流程图如下(Ce为铈元素)：
(2)装置II中，酸性条件下，NO被Ce4+氧化的产物主要是NO3-、NO2，写出只生成NO3-的离子方程式________________________________________________________________________；
(3)装置III的作用之一是再生Ce4+，其原理如下图所示。
①生成的Ce4+从电解槽的_______(填字母序号)口流出；
②生成S2O42-的电极反应式为___________________________；
(4)从装置Ⅳ中得到的粗产品NH4NO3的实验操作是_____________________，过滤、洗涤等。
答案：(1)1 4：3 (2)NO+2H2O+3Ce4+=3Ce3+++4H+
(3) a 2H++2HSO3-+2e-= S2O42-+2H2O (4)蒸发浓缩
解析：I．(1)①由反应方程式NO+O3═NO2+O2可知，N元素的化合价从+2价升高到+4价，生成1ml氧气转移电子2ml，则生成11.2L O2(标准状况)的物质的量为=0.5ml时，转移电子的物质的量是0.5ml×2=1ml；
②当n(NO2)：n[CO(NH2)2]=3：2时，即NO2和CO(NH2)2的化学计量数之比是3：2，反应方程式可表示为：6NO2+4CO(NH2)2=7N2+8H2O+4CO2，该反应中只有N元素的化合价变化，氮气既是氧化产物也是还原产物，氧化产物是化合价升高被氧化而生成的产物，还原产物则为化合价降低被还原而生成的产物，由N原子守恒可知氧化产物与还原产物的质量比为8：6=4：3；
II．(2)由流程图可知，装置II中只生成时，Ce4+被还原为Ce3+，根据得失电子守恒和原子守恒，该反应的离子方程式为NO+2H2O+3Ce4+=3Ce3++ NO3-+4H+；
(3)①由Ce3+生成Ce4+为氧化反应，所以再生时生成的Ce4+在电解槽的阳极，即从a出口流出，故答案为：a；
②在电解槽的阴极HSO3-被还原成S2O42-，电极反应式为：2H++2HSO3-+2e-= S2O42-+2H2O；
(4)在氧化池Ⅵ中得到NH4NO3溶液，从NH4NO3溶液中得到硝酸铵可以通过蒸发浓缩，冷却结晶、过滤、洗涤等操作获得。
5．研究NOx、SO2等大气污染物的妥善处理具有重要意义。
(1)亚硝酰氯(Cl—N=O)气体是有机合成的重要试剂，它可由Cl2和NO在通常条件下反应制得，该反应的热化学方程式为_______________________________________________。
相关化学键的键能如下表所示：
(2)燃煤发电厂常利用反应2CaCO3(s)+2SO2(g)+O2(g)=2CaSO4(s)+2CO2(g) △H=－681.8kJ∙ml−1，对煤进行脱硫处理来减少SO2的排放。对于该反应，在T℃时，借助传感器测得反应在不同时间点上各物质的浓度如下：
①0~10min内，平均反应速率υ(O2)________________________ml·L-1·min-1；当升高温度，该反应的平衡常数K_________________________(填“增大”“减小”或“不变”)。
②30min后，只改变某一条件，反应重新达到平衡。根据上表中的数据判断，改变的条件可能是___(填字母)。
A．加入一定量的粉状碳酸钙 B．适当缩小容器的体积
C．通入一定量的O2 D．加入合适的催化剂
(3)NOx的排放主要来自汽车尾气，利用反应C(s)+2NO(g)N2(g)+CO2(g) △H=－34.0kJ∙ml−1，用活性炭对NO进行吸附。已知在密闭容器中加入足量的C和一定量的NO气体，保持恒压测得NO的转化率随温度的变化如图所示：
由图可知，1050K前反应中NO的转化率随温度升高而增大，其原因为_________________。
(4)为避免汽车尾气中的有害气体对大气的污染，需给汽车安装尾气净化装置。在净化装置中CO和NO发生反应2NO(g)+2CO(g)N2(g)+2CO2(g) △H=－746.8kJ∙ml−1，生成无毒的N2和CO2.实验测得，υ正=k正·c2(NO)·c2(CO)，υ逆=k逆·c(N2)c2(CO2)(k正、k逆为速率常数，只与温度有关)。
①达到平衡后，仅升高温度，k正增大的倍数_______(填“>”“