（通用版）新高考化学三轮冲刺练习 第18题 化学反应原理综合题（2份打包，原卷版+解析版）

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化学反应原理综合题一般取材于能源、环境保护、化工生产等情境，题目围绕个主题，将热化学、化学反应速率、电化学及三大平衡知识融合在一起进行考查每个小题相对独立;题目中结合图像、表格、数据、装置等信息，考查考生的阅读、读图、分析归纳能力，试题的难度较大。涉及化学反应速率、化学平衡及其影响因素、化学反应中的能量转化、盖斯定律及其应用、热化学方程式的书写、原电池和电解池原理及其电极反应式的书写水溶液中的离子平衡等知识。各个小题又相对比较独立题目的综合性强，化学信息较多，设问角度灵活多变，侧重考查考生接收整合信息的能力和应用化学知识解决实际问题的能力。
1．（2023·新课标卷）氨是最重要的化学品之一，我国目前氨的生产能力位居世界首位。回答下列问题：
（1）根据图1数据计算反应的_______。
（2）研究表明，合成氨反应在催化剂上可能通过图2机理进行(*表示催化剂表面吸附位，表示被吸附于催化剂表面的)。判断上述反应机理中，速率控制步骤(即速率最慢步骤)为_______(填步骤前的标号)，理由是_______。
（3）合成氨催化剂前驱体(主要成分为)使用前经还原，生成包裹的。已知属于立方晶系，晶胞参数，密度为，则晶胞中含有的原子数为_______(列出计算式，阿伏加德罗常数的值为)。
（4）在不同压强下，以两种不同组成进料，反应达平衡时氨的摩尔分数与温度的计算结果如下图所示。其中一种进料组成为，另一种为。(物质i的摩尔分数：)
①图中压强由小到大的顺序为_______，判断的依据是_______。
②进料组成中含有惰性气体的图是_______。
③图3中，当、时，氮气的转化率_______。该温度时，反应的平衡常数_______(化为最简式)。
2．（2023·山东卷）一定条件下，水气变换反应的中间产物是。为探究该反应过程，研究水溶液在密封石英管中的分子反应：
Ⅰ．
Ⅱ．
研究发现，在反应Ⅰ、Ⅱ中，仅对反应Ⅰ有催加速作用；反应Ⅰ速率远大于反应Ⅱ，近似认为反应Ⅰ建立平衡后始终处于平衡状态。忽略水电离，其浓度视为常数。回答下列问题：
（1）一定条件下，反应Ⅰ、Ⅱ的焓变分别为、，则该条件下水气变换反应的焓变_____(用含的代数式表示)。
（2）反应Ⅰ正反应速率方程为：，k为反应速率常数。温度下，电离平衡常数为，当平衡浓度为时，浓度为_____，此时反应Ⅰ应速率_____(用含和k的代数式表示)。
（3）温度下，在密封石英管内完全充满水溶液，使分解，分解产物均完全溶于水。含碳物种浓度与反应时间的变化关系如图所示(忽略碳元素的其他存在形式)。时刻测得的浓度分别为，反应Ⅱ达平衡时，测得的浓度为。体系达平衡后_____(用含y的代数式表示，下同)，反应Ⅱ的平衡常数为_____。
相同条件下，若反应起始时溶液中同时还含有盐酸，则图示点中，的浓度峰值点可能是_____(填标号)。与不同盐酸相比，达浓度峰值时，浓度_____(填“增大”“减小”或“不变”)，的反应_____(填“增大”“减小”或“不变”)。
3．（2023·湖北卷）纳米碗是一种奇特的碗状共轭体系。高温条件下，可以由分子经过连续5步氢抽提和闭环脱氢反应生成。的反应机理和能量变化如下：


回答下列问题：
（1）已知中的碳氢键和碳碳键的键能分别为和，H-H键能为。估算的_______。
（2）图示历程包含_______个基元反应，其中速率最慢的是第_______个。
（3）纳米碗中五元环和六元环结构的数目分别为_______、_______。
（4）1200K时，假定体系内只有反应发生，反应过程中压强恒定为(即的初始压强)，平衡转化率为α，该反应的平衡常数为_______(用平衡分压代替平衡浓度计算，分压=总压×物质的量分数)。
（5）及反应的(为平衡常数)随温度倒数的关系如图所示。已知本实验条件下，(R为理想气体常数，c为截距)。图中两条线几乎平行，从结构的角度分析其原因是_______。

（6）下列措施既能提高反应物的平衡转化率，又能增大生成的反应速率的是_______(填标号)。
a．升高温度 b．增大压强 c．加入催化剂
4．（2023·湖南卷）聚苯乙烯是一类重要的高分子材料，可通过苯乙烯聚合制得。
Ⅰ．苯乙烯的制备
（1）已知下列反应的热化学方程式：
①
②
③
计算反应④的_______；
（2）在某温度、下，向反应器中充入气态乙苯发生反应④，其平衡转化率为50%，欲将平衡转化率提高至75%，需要向反应器中充入_______水蒸气作为稀释气(计算时忽略副反应)；
（3）在、下，以水蒸气作稀释气。作催化剂，乙苯除脱氢生成苯乙烯外，还会发生如下两个副反应：
⑤
⑥
以上反应体系中，芳香烃产物苯乙烯、苯和甲苯的选择性S()随乙苯转化率的变化曲线如图所示，其中曲线b代表的产物是_______，理由是_______；

（4）关于本反应体系中催化剂的描述错误的是_______；
A．X射线衍射技术可测定晶体结构
B．可改变乙苯平衡转化率
C．降低了乙苯脱氢反应的活化能
D．改变颗粒大小不影响反应速率
Ⅱ．苯乙烯的聚合
苯乙烯聚合有多种方法，其中一种方法的关键步骤是某(Ⅰ)的配合物促进(引发剂，X表示卤素)生成自由基，实现苯乙烯可控聚合。
（5）引发剂中活性最高的是_______；
（6）室温下，①在配体L的水溶液中形成，其反应平衡常数为K；②在水中的溶度积常数为。由此可知，在配体L的水溶液中溶解反应的平衡常数为_______(所有方程式中计量系数关系均为最简整数比)。
5．（2023·辽宁卷）硫酸工业在国民经济中占有重要地位。
（1）我国古籍记载了硫酸的制备方法——“炼石胆(CuSO4·5H2O)取精华法”。借助现代仪器分析，该制备过程中CuSO4·5H2O分解的TG曲线(热重)及DSC曲线(反映体系热量变化情况，数值已省略)如下图所示。700℃左右有两个吸热峰，则此时分解生成的氧化物有SO2、_______和_______(填化学式)。

（2）铅室法使用了大容积铅室制备硫酸(76%以下)，副产物为亚硝基硫酸，主要反应如下：
NO2+SO2+H2O=NO+H2SO4
2NO+O2=2NO2
(ⅰ)上述过程中NO2的作用为_______。
(ⅱ)为了适应化工生产的需求，铅室法最终被接触法所代替，其主要原因是_______(答出两点即可)。
（3）接触法制硫酸的关键反应为SO2的催化氧化：
SO2(g)+O2(g)SO3(g) ΔH=-98.9kJ·ml-1
(ⅰ)为寻求固定投料比下不同反应阶段的最佳生产温度，绘制相应转化率(α)下反应速率(数值已略去)与温度的关系如下图所示，下列说法正确的是_______。

a．温度越高，反应速率越大
b．α=0.88的曲线代表平衡转化率
c．α越大，反应速率最大值对应温度越低
d．可根据不同下的最大速率，选择最佳生产温度
(ⅱ)为提高钒催化剂的综合性能，我国科学家对其进行了改良。不同催化剂下，温度和转化率关系如下图所示，催化性能最佳的是_______(填标号)。

(ⅲ)设O2的平衡分压为p，SO2的平衡转化率为αe，用含p和αe的代数式表示上述催化氧化反应的Kp=_______(用平衡分压代替平衡浓度计算)。
一、化学反应原理综合题的解题“三原则”
原则一、注意跳跃思维
化学反应原理综合题是拼盘式考查，热化学和电化学的题目设计一般没有递进性，答题时可跳跃解决，不能因为化学平衡的题目难度大而放弃
原则二、仔细分析图像
分析图像要明确三步:
“一看”看图像
“二想”想规律
“三判”得结论
原则三、分层简化解题
把大题化为小题，把综合性问题分解为相对独立的小问题，降低难度，各个击破。如:
（1）利用盖斯定律求算反应热。分层思考:
①明确待求热化学方程式中的反应物和生成物；
②处理已知热化学方程式中的化学计量数和熔变；
③叠加处理热化学方程式确定答案。
（2）化学反应速率的计算、转化率及平衡常数的计算
用“三段式”法分层找相关“量”:用什么时刻量，用什么物理量计算。如计算平衡常数 K 时，不能使用平衡时的物质的量，要用平衡时的物质的量浓度。
（3）电化学的考查:首先分析电化学装置，判断是原电池还是电解池，再根据电极所处的环境书写电极反应式。
二、化学反应原理题的四大考向
1．“加和法”突破盖斯定律运算
（1）确定目标反应中的物质存在于哪个已知热化学反应方程式中及所处的位置与化学计量数。
（2）根据目标反应调整已知反应的方向、计量数和焓变。
（3）根据调整好的已知热化学方程式进行加和运算，进而确定目标热化学方程式或焓变(ΔH)。
2．“三段式”分析突破反应速率和平衡的有关计算
（1）根据题意在反应的下方确定或设定有关起始量、转化量和平衡量(这里的量可以是物质的量、物质的量浓度、分压等)。
（2）根据题中所求的物理量的表示式代入上述有关量进行换算或计算。在进行有关计算时，要注意对单位的要求。
3．“三审”突破反应速率和平衡的有关图像
4．利用“两种模型”突破电化学分析
（1）原电池模型
（2）电解池模型
1．（2024·吉林·统考一模）“碳达峰·碳中和”是我国社会发展重大战略之一， CH4还原CO2是实现“双碳”经济的有效途径之一，相关的主要反应有：
Ⅰ：CH4(g) + CO2(g)2CO(g) + 2H2(g) ΔH = +247 kJ·ml−1
Ⅱ：CO2(g) + H2(g)CO(g) + H2O(g) ΔH = +41 kJ·ml−1
请回答下列问题：
（1）有利于提高CO2平衡转化率的条件是___________。
A．低温低压B．低温高压C．高温低压D．高温高压
（2）反应CH4(g) + 3CO2(g) 4CO(g) + 2H2O(g)的ΔH = kJ·ml−1。
（3）恒温恒压条件下，1ml CH4(g)和1ml CO2 (g)反应达平衡时，CH4(g)的转化率为，H2O (g)的物质的量为bml，则反应Ⅰ的平衡常数Kx = (写出含有α、b的计算式；对于反应mA(g) + nB(g)pC(g) + qD(g)，，x为物质的量分数)。
（4）恒压、750℃时，CH4和CO2按物质的量之比1：3投料，反应经如下流程(主要产物已标出)可实现CO2高效转化。
①下列说法正确的是 。
A．Fe3O4可循环利用，CaO不可循环利用
B．过程ⅱ，CaO吸收CO2，可促使Fe3O4氧化CO的平衡正移
C．过程ⅱ产生的H2O最终未被CaO吸收，在过程ⅲ被排出
D．相比于反应Ⅰ，该流程的总反应还原1mlCO2需吸收的能量更多
②过程ⅱ平衡后通入He，测得一段时间内CO物质的量上升，根据过程ⅲ，结合平衡移动原理，解释CO物质的量上升的原因 。
（5）CH4还原能力(R)可衡量CO2转化效率，R=(同一时段内CO2与CH4的物质的量变化量之比)。催化剂X可提高R值，某一时段内CH4转化率、R值随温度变化如下表：
①温度升高，CH4转化率增加，CO2 转化率 (填“增大”“减小”或“不变”)。
②分析催化剂提高R值的原因 。
2．（2024·山东日照校际联考一模）“氢能源”的开发利用意义重大，乙醇与水催化重整制“氢”发生如下反应。
反应Ⅰ：
反应Ⅱ：
反应Ⅲ：
回答下列问题：
（1）反应Ⅰ的 。
（2）反应Ⅱ的速率，其中、分别为正、逆反应速率常数。升高温度时 (填“增大”“减小”或“不变”)。
（3）压强为100kPa下，和发生上述反应，平衡时和CO的选择性、乙醇的转化率随温度的变化曲线如图。
［已知：CO的选择性］
①表示CO选择性的曲线是 (填标号)；
②573K时，生成的物质的量为 ；
③573K时，反应Ⅱ的标准平衡常数，其中为100kPa，、、和为各组分的平衡分压，则反应Ⅲ的 (列出计算式即可)。
（4）压强为100kPa，的平衡产率与温度、起始时的关系如图所示，每条曲线表示相同的平衡产率。
①的平衡产率：Q点 N点(填“>”、“=”或“”、“=”或“”、“=”或“”“”或“