天津高考化学三年（2020-2022）模拟题分类汇编-30化学反应速率与化学平衡（1）解答题

这是一份天津高考化学三年（2020-2022）模拟题分类汇编-30化学反应速率与化学平衡（1）解答题，共73页。试卷主要包含了原理综合题，结构与性质等内容，欢迎下载使用。
天津高考化学三年（2020-2022）模拟题分类汇编-30化学反应速率与化学平衡（1）解答题

一、原理综合题
1．（2022·天津·一模）氮氧化物的排放对环境造成很大的污染，研究氮氧化物的转化机理对我们制定保护环境的策略有着重大意义。某科研团队在进行低温下消除氮氧化物的机理研究时，发现NO在转化过程中存在以下核心历程：
①    快反应
②    慢反应
③    慢反应
进一步研究发现，在温度低于300℃，氮氧化物的含量介于某一浓度区间时，对于基元反应②、③而言，反应速率，模型如图所示：

(1)当反应温度为2.4K时，反应最终产物中，若使最终反应产物中，则温度T应该_______(填“大于”或“小于”)-270.6℃。
(2)工业上对于电厂烟气中的氨氧化物进行脱硝处理时，通常采用以下反应原理：；，当温度为373℃，压强为情况下，在1L密闭的容器中，通入1mol、1molNO、0.625mol达到平衡后测定NO转化率为75%，体系中，此时容器中压强_______，此时转化率为_______。
(3)101kPa条件下，不同温度，在密闭容器中发生反应    随着投料比不同，NO转化率变化图象如图所示，NO转化率降低的原因可能是_______。

(4)科学家想利用甲烷和氨氧化物设计一款电池，既能提高能源利用率，又能摆脱氮氧化物的污染，反应原理：  ，酸性介质下，该电池正极的电极反应式为_______。
2．（2022·天津·一模）氮元素在工业应用上具有重要地位。
请回答：
(1)某实验兴趣小组对F.Daniels的N2O4气体分解实验学习后，探究相关类似实验。在T1℃下，将N2O4气体通入1 L容器内，容器内存在如下反应：
反应Ⅰ    主反应：  K1
反应Ⅱ    副反应：  K2
①向该容器内通入4 mol N2O5和2 mol NO2，等到反应Ⅰ、Ⅱ均达到平衡后，测得c(NO2)=5 mol/L，c(N2O4)=0.5 mol/L，，则此温度下N2O5的转化率=_______。
②通过控制条件，使该容器内只进行反应Ⅰ，下列说法正确的是_______。
A．当4v ( N2O5消耗)=2v(NO2消耗)时，该化学反应达到平衡
B．反应达到平衡时，缩小容器体积，平衡常数K1变小，N2O5的转化率下降
C．恒压状态下，反应达到平衡时，通入大量稀有气体，N2O5的转化率将提高
D．恒容状态下，通入N2O5、NO2、O2各5 mol，反应达到平衡后，c(O2)＜5 mol/L
(2)已知：反应Ⅲ      
反应Ⅳ      
①写出NO与H2反应生成NH3和O2的热化学方程式，判断该反应自发进行的条件并说明理由：_______。
②反应Ⅲ为工业制氨的化学方程式。如图1为工业制氨反应中逆反应速率与时间(t)的关系图。已知t1时，该反应恰好达到化学平衡。t1时，将该化学反应体系升温到T℃(t2时恰好达到化学平衡)。t2时，向该化学反应体系加入正催化剂，用曲线画出t1 ~t3时间段中逆反应速率。_______。

③关于反应Ⅳ，恒容状态下N2进气速度对O2的转化率影响如图2。请解释曲线中A点到B点变化的原因：_______。

3．（2022·天津·统考二模）乙醇用途广泛且需求量大，寻求制备乙醇的新方法是研究的热点。
I.醋酸甲酯催化加氢制备乙醇涉及的主要反应如下：
(a)CH3COOCH3(g)+2H2(g)C2H5OH(g)+CH3OH(g) △H=-23.6kJ·mol-1
(b)2CH3COOCH3(g)+2H2(g)CH3COOC2H5(g)+2CH3OH(g) △H=-22.6kJ·mol-1
(c)CH3COOCH3(g)+H2(g)CH3CHO(g)+CH3OH(g) △H=+44.2kJ·mol-1
(1)上述三个反应中随着温度升高____反应的平衡常数会逐渐增大(填a、b或c)。
(2)增大压强上述三个反应平衡不发生移动的是____(填a、b或c)
(3)将n起始(H2)：n起始(CH3COOCH3)=10：1的混合气体置于密闭容器中，在2.0MPa和不同温度下反应达到平衡时，CH3COOCH3的转化率和C2H5OH的选择性：×100%如图所示。

①若n起始n起始(CH3COOCH3)=1mol，则500K下反应达到平衡时生成C2H5OH的物质的量为____mol。
②673~723KCH3COOCH3平衡转化率几乎不变，其原因是____。
(4)T℃时，增大压强，对乙酸甲酯的转化率和乙醇选择性的影响是____。
A．两者都增大 B．乙酸甲酯转化率降低，乙醇选择性增大
C．两者都降低 D．乙酸甲酯转化率增大，乙醇选择性降低
(5)II.以KOH溶液为电解质溶液，CO2在阴极(铜板)转化为CH3COOCH3的机理如图所示。(氢原子吸附在电极表面可用*H表示，其他物种以此类推；部分物种未画出)。

①CO2在阴极上生成C2H5OH的电极反应式为____。
②CO2转化为*CO的过程可描述为：溶液中的H2O在阴极表面得到电子生成*H。
+→____
+→____
4．（2022·天津河西·统考三模）我国科学家在“碳中和”项目上进行了如图相关深入研究，并取得一定效果。请按要求回答下列问题：
(1)将CO2转化为炭黑(C)并回收利用，反应原理如图所示。

①FeO的作用是____。
②写出CO2转化为炭黑(C)和氧气的热化学方程式：____。
(2)常温下，CO2催化加氢的反应为2CO2+6H2=C2H4+4H2O △H”、“”“”“”“”或“＜”)。
(4)在100～140℃之间，随着温度升高，甲醇转化率增大的原因是_______。
(5)在图b中绘制出压强和甲醇转化率之间的关系(作出趋势即可)。_______
Ⅲ．利用Al-CO2电池(工作原理如下图所示)能有效地将CO2转化成化工原料草酸铝。

(6)电池的总反应式为_______。
(7)电池的正极反应式：2CO2+2e-=C2O(草酸根)正极反应过程中，O2是催化剂，催化过程可表示为：
①6O2+6e-=6O
②……
写出反应②的离子方程式：_______
14．（2022·天津·模拟预测）火箭使用液态偏：二甲肼(C2H8N2)和N2O4作推进剂，反应为：C2H8N2+2N2O4=2CO2↑+4H2O↑+3N2↑。请回答下列问题：
(1)一定条件下，已知：
①C2H8N2(l)+4O2(g)=2CO2(g)+4H2O(g)+N2(g) △H1=-akJ/mol
②N2(g)+O2(g)=2NO(g) △H2=+bkJ/mol
③2NO(g)+O2(g)=N2O4(l) △H2=-ckJ/mol
则C2H8N2(l)+2N2O4(l)=2CO2(g)+4H2O(g)+3N2(g)△H=_______kJ/mol。
(2)废气中的CO2工业上可以和H2反应制取气态甲醇和水蒸气[CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g) △H=-49kJ·mol-1]，一定条件下，往2L恒容密闭容器中充入1molCO2和3molH2，在不同催化剂作用下发生反应Ⅰ、反应Ⅱ与反应Ⅲ，测得5min时CO2的转化率随温度变化如图1所示：

①活化能最大的是反应_______(填“Ⅰ”“Ⅱ”或“Ⅲ”)。
②T4温度下，反应Ⅱ在0~5min内平均反应速率v(H2)=_______。
③同一物质b点对应的正反应速率v(正)_______(填“>”“”“”、“”或“0，△S 66.7% < 2SO+4H++2e-=S2O+2H2O 11.2
【分析】利用盖斯定律求反应热；达到平衡时，正、逆反应速率相等，各物质的浓度不变，气体的总物质的量不变，以此判断；增大压强，平衡正向移动，平衡混合气体中氨气的百分含量增大；升高温度，平衡逆向移动，平衡常数减小；起始时投入氮气和氢气分别为1mol、3mol，反应的方程式为N2(g)+3H2(g)⇌2NH3(g)，C点氨气的含量为50%，结合方程式计算；压强越大、温度越高，反应速率越快；根据图示可知，阴极通入的发生得电子的还原反应生成，结合溶液为酸性书写阴极反应式；写出电解池的总反应，根据通过的氢离子物质的量可知转移电子的物质的量，吸收柱中生成的气体为氮气，然后利用电子守恒计算氮气的物质的量，最后根据V=n·Vm计算标况下体积。
【详解】I.(1)已知a.CH4(g)+H2O(g) CO(g)+3H2(g) ∆H1=+216.4kJ/mol
b.CO(g)+H2O(g) CO2(g)+H2(g) ∆H2=–41.2kJ/mol
将a+b，可得CH4(g)+2H2O(g) CO2(g)+4H2(g) ∆H= (+216.4-41.2)kJ/mol=+175.2kJ/mol；
(2)①A.N2和H2的起始物料比为1：3，且按照1：3反应，则无论是否达到平衡状态，转化率都相等，N2和H2转化率相等不能用于判断是否达到平衡状态，A错误；
B.气体的总质量不变，由于该反应的正反应是气体体积减小的反应，恒压条件下，当反应体系密度保持不变时，说明体积不变，则达到平衡状态，B正确；
C. 保持不变，说明氢气、氨气的浓度不变，反应达到平衡状态，C正确；
D.达平衡时各物质的浓度保持不变，但不一定等于化学计量数之比， =2不能确定反应是否达到平衡状态，D错误；
故合理选项是BC；
②由于该反应的正反应是气体体积减小的反应，增大压强，平衡正向移动，平衡混合气体中氨气的百分含量增大，由图像可知P10，则低压有利于提高反应平衡转化率，故高温低压有利于平衡正向移动，提高上述反应平衡转化率；
②该反应的正反应为吸热反应，升高温度化学平衡正向移动，且升高温度可以使正反应速率加快，同时温度升高会导致十氢萘气化，使反应物浓度增大，也会使平衡正向移动，虽高压会使平衡逆向移动，但使平衡正向移动的作用大于压强增大使平衡逆向移动的作用，所以高温总的来说使平衡正向移动，因此在该条件下也可显著释氢；
③△H1>△H2>0，故生成物的能量上升，且第一步反应焓变比第二步高，生成物能量逐步上升，第一步反应能量差值大于第二步，据此画出“”的“能量～反应过程”示意图为：。