2021年高考化学非选择题突破训练——化学反应原理综合（2）（有答案）

这是一份2021年高考化学非选择题突破训练——化学反应原理综合（2）（有答案），共20页。试卷主要包含了填空题，问答题等内容，欢迎下载使用。

2021年高考化学非选择题突破训练——化学反应原理综合（2）

一、填空题
1.是造成大气污染的主要物质之一，研究氮氧化物的产生及性质对于防治空气污染有重要意义。回答下列问题：
（1）汽车尾气中的主要来源于两个反应：；。
①的电子式为_____________________________。
②的反应进程分两步，如图甲：

稳定性：_____________________ （填“大于”“小于”或“等于”，下同）NO，____________________0。
（2）时，在容器为1 L的恒容的密闭容器中发生反应：。实验测得不同时刻容器中如下表：
时间/min
0
1
2
3
4
5
6

2
1
0.8
0.7
0.64
0.6
0.6

1
0.5

0.35
0.32
0.3
0.3
______________________。时，化学平衡常数______________________ （结果保留3位有效数字）。
（3）脱硝（NO）原理有很多种。
①以乙烯作为还原剂的脱硝（NO）原理，其脱硝机理示意图如图乙所示，

若反应中氧化剂与还原剂的物质的量之比为4:1，则总反应的化学方程式为_______________________。
② 碱性溶液脱硝过程中主要反应的离子方程式为_________________________。
③电解NO可制备，其工作原理如图丙所示，该电解池工作时，左侧电极应该与电源的_______________________（填“正极”或“负极”）相连，当反应生成1 mol时，需要补充与通入NO的体积比为_________________________。

2.“绿水青山就是金山银山”。近年来,绿色发展、生态保护成为中国展示给世界的一张新“名片”。汽车尾气是造成大气污染的重要原因之一,减少氮的氧化物在大气中的排放是环境保护的重要内容之一。请回答下列问题:
1.已知:


若某反应的平衡常数表达式为,则此反应的热化学方程式为___________________。
2.在一定条件下可发生分解反应:,某温度下恒容密闭容器中加入一定量,测得浓度随时间的变化如下表:
t/min
0
1
2
3
4
5

1.00
0.71
0.50
0.35
0.25
0.17
①反应开始时体系压强为,第2min时体系压强为,则=______________。2~5min内用表示的该反应的平均反应速率为_____________________。
②一定温度下,在恒容密闭容器中充入一定量进行该反应,能判断反应已达到化学平衡状态的是_________________(填字母序号)。
a.和的浓度比保持不变
b.容器中压强不再变化
c.
d.气体的密度保持不变
3.是用反应体系中气体物质的分压来表示的平衡常数,即将K表达式中平衡浓度用平衡分压代替。已知反应:,该反应中正反应速率,逆反应速率,其中、为速率常数,则为____________________(用、表示)。
4.如图是密闭反应器中按投料后,在200℃、400℃、600℃下,合成反应达到平衡时,混合物中的物质的量分数随压强的变化曲线,已知该反应为放热反应。

①曲线a对应的温度是_________________________。
②M点对应的的转化率是___________________。
5.工业上常用氨水吸收二氧化硫,可生成。判断常温下,溶液的酸碱性并说明判断依据:______________________________________________。(已知:的的)
3.甲醇不仅是重要的化工原料，还是性能优良的能源和车用燃料。
(1)的燃烧热分别为285.8和726.5，则由生成液态甲醇和液态水的热化学方程式为_______________。
(2)CO与也可以合成，已知CO和可以利用如下反应制备：，一定条件下的平衡转化率与温度、压强图1的关系如图1所示。__________(填“<”“>”或“=”)；A、B、C三点处对应平衡常数()的大小关系为_____________。

(3)已知Ⅰ. ，Ⅱ.，Ⅲ. 。如图2为一定比例的三个反应体系下甲醇生成速率与温度的关系。

①490 K时，根据曲线a、c判断合成甲醇的反应机理是_____________(填“A”或“B”)。
A.
B.
②490 K时，曲线a与曲线b相比，CO的存在使甲醇生成速率增大，结合反应Ⅰ、Ⅲ分析原因：_____________________。
(4)在时，向体积为2 L的恒容容器中充入物质的量之和为3 mol的和CO，发生反应，达到平衡时的体积分数与起始时的关系如图3所示。

①当起始时，反应经过5 min达到平衡，若此时CO的转化率为0.6，则0~5 min内平均反应速率_________。若此时再向容器中充入各0.4 mol，达新平衡时的转化率将_______________(填“增大”“减小”或“不变”)。
②当起始时，反应达到平衡状态后，的体积分数可能对应图3中的__________________(填“D”“E”或“F”)点。
4.工业废气和汽车尾气含有多种氮氧化物，用表示，能破坏臭氧层，产生光化学烟雾，是造成大气污染的来源之一。按要求回答下列问题：
（1）存在转化关系：。
①已知：标准状况（0℃、101kPa）下，由最稳定的单质生成1 mol化合物的焓变（或反应热），称为该化合物的标准摩尔生成焓。几种氧化物的标准摩尔生成焓如下表所示：
物质




标准摩尔生成焓/
90.25
33.18
9.16
-110.53
则转化成的热化学方程式为________________________。
②将一定量投入固定容积的恒温容器中，下述现象能说明反应达到平衡状态的是___________________________（填标号）。
A.
B.气体的密度不变
C.不变
D.气体的平均相对分子质量不变
③达到平衡后，保持温度不变，将气体体积压缩到原来的一半，再次达到平衡时，混合气体颜色____________________（填“变深”“变浅”或“不变”），判断理由是_____________________________。
（2）在容积均为2 L的甲、乙两个恒容密闭容器中，分别充入等量，发生反应：。保持温度分别为。测得与随时间的变化如图所示：

①时，反应在0~2 min内的平均速率_________________________，该温度下平衡常数_________________________________。
②实验测得：，，、为速率常数，受温度影响。下列有关说法正确的是_____________________（填标号）。
A.反应正向放热
B.a点处，
C.
D.温度改变，与的比值不变
（3）硫代硫酸钠在碱性溶液中是较强的还原剂，可用于净化氧化度较高的废气，使之转化为无毒无污染的。请写出与硫代硫酸钠碱性溶液反应的离子方程式___________________________________。
5.1799年英国化学家汉弗莱·戴维首次发现气体，现有研究表明，可引起温室效应和臭氧层空洞。
（1）2020年8月4日，黎巴嫩首都贝鲁特港口区发生巨大爆炸，其中硝酸铵受热分解为，该反应的化学方程式为______________________。
（2）分解时的能量变化如图甲所示，热化学方程式为____________________________。

（3）在一定温度下的2 L密闭容器中，充入2mol发生上述反应，达到平衡时，气体总压强为2.0 MPa，以分压表示的压强平衡常数。
i.图乙中表示平均摩尔质量和混合气体密度的变化曲线分别是___________________、________________________。
ⅱ.达平衡时，的转化率为_______________________。
（4）的催化分解具有促进作用，其原理如下：
（快反应）
（快反应）
（慢反应）
下列有关说法正确的是_________________________。
A.的还原性比强
B.反应R01对的催化分解起决定作用
C.反应R02的活化能比反应R03小
D.的催化分解速率与的浓度无关
（5）等烯烃能提高催化分解的催化剂的催化活性，机理如图丙所示：
其化学方程式可表示为____________________________。

6.甲酸甲酯是重要的化学中间体，研究甲醇在催化剂存在下，直接进行选择氧化制备甲酸甲酯具有重要意义。
已知：i.
ii.
（1）已知1 mol液态水汽化过程需要吸收41.8 kJ热量，则在催化剂存在的条件下，反应_________________________。
（2）制备甲酸甲酯的反应历程如下：

则制备过程中甲醇发生副反应的化学方程式为_______________________________。
（3）制备甲酸甲酯过程中的能量变化示意图如下：

①制备甲酸甲酯总反应的活化能（即初始反应物能量与过渡态最高能量之差）=_________________________eV（选用含的代数式表示）。
②转化过程中的决速步骤为______________________（填“过程Ⅰ”“过程Ⅱ”或“过程Ⅲ”）。
（4）催化剂以为载体，其质量分数为75%。当催化剂中 不同时，其它条件一定，恒温反应8 h时，测定甲醇的转化率、转化成甲酸甲酯的选择性和甲酸甲酯的产率如下表所示：
实验序号

催化剂组成配比

转化率

选择性

产率

Ⅰ

62.0
48.5
30.07
Ⅱ

48.0
87.0

Ⅲ

50.0
90.0

Ⅳ

43.0
86.0
36.98
①图表中实验Ⅱ对应的____________________________。
②在上述条件下，催化剂组成的最佳配比为_____________________。
（5）在280℃时，将甲醇和按物质的量之比1:1充入到压强为0.2 MPa的恒压密闭容器中，在合适的催化剂作用下发生（2）中的反应，平衡时测得甲醇的转化率为60%，甲酸（ HCOOH）的物质的量分数为4%。
①在280℃时，平衡时体系中甲酸甲酯的分压为________________________。
②在280℃时，用分压表示甲醇直接合成甲酸甲酯的平衡常数_____________________________（保留两位有效数字）。
（6）其他条件不变，升高温度使反应在320℃下进行，当反应到达平衡时容器中的数值增大，即甲酸甲酯的选择性增高，分析原因___________________________________（已知由甲醇生成甲酸的反应为放热反应）。
7.氯胺是由氯气遇到氨气反应生成的一类化合物，是常用的饮用水二级消毒剂，主要包括一氯胺、二氯胺和三氯胺。回答下列问题：
（1）氯胺作饮用水消毒剂是因为水解生成具有强烈杀菌作用的物质，二氯胺与水反应的化学方程式为______________________________。
（2）已知部分化学键的键能和化学反应的能量变化如表和图1所示。
化学键
NH
NCl
HCl
键能/
391.3

431.8


则反应过程中的__________________________，表中的________________________________。
（3）在密闭容器中反应：达到平衡，通过热力学定律计算，不同温度下理论上的体积分数随的变化如图2所示。

①a、b、c三点对应平衡常数的大小关系是___________________________（分别用、表示）。b点时，该反应的平衡常数为___________________________。
②，Q点对应的速率：____________________（填：“>”“<”或“=”）。
③在氨氯比一定时，提高转化率的方法是_________________（任写一种）。
④若产物都是气体，实验测得的体积分数始终比理论值低，原因可能是________________________。
二、问答题
8.氮元素是生命体核酸与蛋白质必不可少的组成元素，氮及其化合物在国民经济中占有重要地位。
（1）氨催化氧化制得硝酸的同时，排放的氮氧化物也是环境的主要污染物之一。
已知：


则反应 。
（2）在容积均为2 L的三个恒容密闭容器中分别通入1 mol CO和1 mol NO，发生反应，a、b、c三组实验的 反应温度分别记为Ta、Tb、Tc。恒温恒容条件下反应各体系压强的变化曲线如图1所示。
①三组实验对应温度的大小关系是 （用Ta、Tb、Tc表示），0~20 min内，实验b中v（CO2）= 。
②实验a条件下，反应的平衡常数K= 。

（3）工业用铂丝网作催化剂，温度控制在780~840℃，将NH3转化为NO，反应方程式为。回答下列问题：
①NH3催化氧化速率，k为常数。当氧气浓度为时，c(NH3)与速率的关系如表所示，则a= 。

0.8
1.6
3.2
6.4

10.2
81.6
652.8
5222.4
②其他反应条件相同时，测得不同温度下相同时间内NH3的转化率如图2所示。则A点对应的反应速率v（正） （填“>”、“<”或“=”）v（逆），A、C点对应条件下，反应平衡常数较大的是 （填“A”或“C”），理由是 。
参考答案
1.答案：（1）① ②小于；小于
（2）0.4；18.1
（3）①
② ③负极；1:4
解析：（1）①的电子式为。②由第一步反应图可知的能量高于NO，故稳定性小于NO；从的反应进程图来看，最终生成物的能量低于最初反应物的，所以小于0。
（2）用三段式进行计算，，0~3 min期间反应还没有达到平衡；5 min时反应已经达到平衡，此时、 、，。
（3）①由题可知，氧化剂是NO和，还原剂是，根据4:1的比例，得出总反应的化学方程式为。②亚氯酸钠具有氧化性，则溶液脱硝过程中主要反应的离子方程式为。③根据两极电极反应式，阳极：；阴极：，则工作时左侧电极应该与电源的负极相连，生成1 mol时，阳极消耗1 mol NO，阴极消耗0.6 mol NO，需要补充0.4 mol ，故补充的与通入的NO体积比为1:4。
2.答案：1.
2.①7:4(或1.75:1) 0.22mol/(L·min) ②b
3.
4.①200℃ ②75%
5.显碱性,因为,所以水解程度大(其他合理解释均可)
解析：1.若某反应的平衡常数表达式为,该反应为。①,②,③,由盖斯定律计算②×2-③-①得到。
2.①
开始(mol/L) 1.00 0 0
反应(mol/L) 0.50 1.00 0.25
2min(mol/L) 0.50 1.00 0.25
反应前后气体的压强之比等于其物质的量之比,所以(或1.75),2~5min内用表示的该反应的平均反应速率为。
②a.和的浓度比始终保持不变,不能确定反应是否达到化学平衡状态,故a错误;b.该反应是气体体积增大的反应,容器中的压强不断发生变化,当容器中压强不再变化时,反应已达到化学平衡状态,故b正确;c.才表明达到化学平衡状态,故c错误;d.在恒容的条件下,该反应气体的密度始终保持不变,不能确定反应是否达到化学平衡状态,故d错误。
3.平衡时正逆反应速率相等,由正反应速率,逆反应速率,联立可得
4.①合成氨反应放热,温度越低,氨气的百分含量越高,所以,曲线a对应的温度是200℃。
②
反应前(mol) 1 3 0
转化了(mol) x 3x 2x
平衡时(mol) 1-x 3-3x 2x
据题意M点时:,则氢气的转化率为。
5.铵根离子水解使溶液显酸性,亚硫酸根离子水解使溶液显碱性,铵根离子水解得到氨水,亚硫酸根离子水解得到亚硫酸氢根离子,亚硫酸根离子由,的第二步电离得到,,说明氨水比亚硫酸氢根离子的电离能力强,根据越弱越水解,铵根离子的水解程度小于亚硫酸离子的水解程度,故溶液显碱性。
3.答案：(1)
(2)<；
(3) ①B ②CO的存在促使反应Ⅰ正向进行，二氧化碳和氢气的量增加，水蒸气的量减少，有利于反应Ⅲ正向进行
(4)①；增大 ②F
解析：(1)由(g)和的燃烧热分别为-285.8和-726.5知， ①，
②，由盖斯定律可知，3×①-②得。
(2)该反应为吸热反应，其他条件一定时，温度越高甲烷的平衡转化率越大，故；对于吸热反应，温度越高平衡常数越大，相同温度下平衡常数相同，故。
(3)①490 K时，a曲线对应的甲醇的生成速率大于c曲线，即甲醇主要来源于的反应。故490 K时，根据曲线a、c判断合成甲醇的反应机理是B。②490 K时，曲线a与曲线b相比，CO的存在使甲醇生成速率增大，结合反应Ⅰ、Ⅲ分析，对于反应Ⅰ，CO是反应物，CO的存在促使反应Ⅰ正向进行，的量增加，水蒸气的量减少，有利于反应
Ⅲ正向进行，故CO的存在使甲醇生成速率增大。
(4)①当起始时，即充入2 mol 、1 mol CO，经过5 min反应达到平衡，此时CO的转化率为0.6，则内平均反应速率，。若此时再向容器中充入各0.4 mol，，平衡正向移动，达新平衡时的转化率将增大。
②当起始时，反应达到平衡状态后，的体积分数最大，故当起始时，反应达到平衡状态后，的体积分数比C点对应的的体积分数小，可能对应题图3中的F点。
4.答案：（1）①
②CD
③变深；压缩体积，压强增大，平衡正向移动，减小，但体积减小对浓度的影响更大，因而增大，颜色变深
（2）①0.05；0.8
②BC
（3）
解析：（1）①由标准摩尔生成焓的定义结合表格所给数据可得热化学方程式，Ⅰ.，Ⅱ.，根据盖斯定律Ⅱ-Ⅰ得目标方程式： 。②将一定量投入固定容积的恒温容器中，，未说明反应速率是正反应速率还是逆反应速率，不能说明反应达到平衡状态，，说明反应达到平衡状态，A错误；该反应是混合气体总质量和容器容积均不变的反应，根据知，密度始终不变，不能说明反应达到平衡状态，B错误；不变时，即各物质浓度不变时，说明反应达到平衡状态，C正确：混合气体的平均摩尔质量，且平均摩尔质量与平均相对分子质量在数值上相等。由于反应物和生成物均为气体，则反应过程中混合气体的总质量不变，但是反应物的化学计量数之和<生成物的化学计量数之和，则混合气体的总物质的量增大，所以在反应过程中混合气体的平均相对分子质量减小，当气体的平均相对分子质量不再变化说明反应达到平衡状态，D正确。③达到平衡后，将气体体积压缩到原来的一半，体系中压强增大，平衡向气体分子数减小的方向移动，故平衡正向移动，减小，但压缩体积对浓度的影响更大，即再次达到平衡时，各物质的浓度比压缩前大，即增大，混合气体颜色变深。
（2）①由图可知，时曲线代表的物质起始时的物质的量为0，故时曲线为随时间的变化，时曲线为随时间的变化，时，，2 min时的物质的量为0.8 mol，故反应在0~2 min内转化的的物质的量为0.4 mol，结合方程式可知，转化的，则半均反应速率；平衡时，，由此可列三段式：

始 0.6 0 0
转 0.4 0.4 0.2
平 0.2 0.4 0.2
则。
②由“先拐先平数值大”结合图可知，乙中反应先达到平衡，则，平衡时，甲中O2的物质的量为0.4mol，乙中O2的物质的量大于0.4mol，则温度升高，生成物的物质的量增多，即温度升高平衡向正反应方向移动，故正反应为吸热反应，A错误；a点时，乙中达到平衡状态，甲中未达到平衡状态，且，故，B正确；温度越高，反应速率越快速率常数越大，，故，C正确；， ，平衡时，，即，，温度改变，值发生改变，则与的比值变化，D错误。（3）根据“硫代硫酸钠在碱性溶液中是较强的还原剂”可知，发生氧化还原反应，还原剂为，氧化剂为，结合“可用于净化氧化度较高的废气，使之转化为无毒无污染的”可知，还原产物为，中S的化合价为+2，故氧化产物为，结合元素守恒知，产物还有生成，根据质量守恒可写出反应的离子方程式。
5.答案：（1）
（2）
（3）i.c；
i.50%
（4）A、C
（5）
解析：（1）硝酸铵受热分解生成气体，同时得到，化学方程式为。
（2）根据分解的能量变化图可知，热化学方程式为。
（3）i.根据可逆反应的特点可知，在恒温恒容的密闭容器中，反应建立平衡的过程中，混合气体的总物质的量逐渐增大，平均摩尔质量逐渐减小，混合气体的密度保持不变，故表示平均摩尔质量和混合气体密度的变化曲线分别是c、。ii.设生成的物质的量为，列出“三段式”：

起始物质的量（mol） 2 0 0
转化物质的量（mol）
平衡物质的量（mol）
根据压强平衡常数概念可列出计算式：，求得，所以达平衡时，的转化率为50%。
（4）反应R02比反应R03快，说明的还原性比强，A项正确；慢反应对总反应起决定性作用， B项错误；反应R02比反应R03快，说明其反应活化能低，C项正确；浓度越大，分解速率越快， D项错误。
（5）在循环图中可知Fe为催化剂，参与反应，化学方程式为。
6.答案：（1）-464.2
（2）
（3）① ②过程Ⅲ
（4）①41.76 ②1:0.2:0.1
（5）①0.026 MPa ②0.89
（6）生成甲酸甲酯及甲酸的副反应均为放热反应， 升高温度，平衡均逆向移动，的数值增大，说明生成 HCOOH的反应逆向移动的程度大
解析：（1）由ⅰ×2-ii得出：；又已知1 mol液态水汽化过程需要吸收41.8 kJ热量，因此。
（2）根据制备甲酸甲酯的反应历程可知该反应的副产物为甲酸，因此甲醇制备甲酸甲酯过程中，副反应的化学方程式为 。
（3）根据制备甲酸甲酯的能量变化示意图分析：制备甲酸甲酯总反应的活化能（即初始的能量与最高能垒之间的能量差）；②转化过程中的决速步骤为过程
Ⅲ。
（4）根据实验Ⅰ和实验Ⅳ分析的产率=的转化率× 的选择性；因此实验Ⅱ中 的产率为48%×87%=41.76%，实验Ⅲ中的产率为50%×90%=45.0%，因此当催化剂中时，的产率最高。
（5）在280℃时，将甲醇和按物质的量之比1:1充入到压强为0.2 MPa的恒压密闭容器中，在合适的催化剂作用下发生反应：和；上述两个反应均为系数相等的可逆反应，因此反应初始到平衡过程中体系中的总物质的量不变。设初始向容器中通入甲醇和氧气的物质的量均为1 mol。当反应到达平衡时，测定甲醇的转化率为60%，则平衡时剩余的物质的量为0.4 mol；容器中含有甲酸（ HCOOH）的物质的量分数为4%，则平衡时的物质的量为0.08 mol。列三行式：

初始： 1 1 0 0
变化： 2 2

初始： 0 0
变化 ： 0.08 0.08 0.08 0.08
反应后容器中，为mol，则，得出为 0.66mol，为0.26mol，为0.6 mol；因此在280℃时，平衡时体系中甲酸甲酯的分压为0.2×0.26/2=0.026 MPa；在280℃时，用分压表示甲醇直接合成甲酸甲酯的。
（6）合成甲酸甲酯的反应和生成甲酸的副反应均为放热反应，升高温度，两个平衡均逆向移动，的数值增大，说明生成 HCOOH的反应逆向移动的程度大。
7.答案：（1）
（2）-1405.6；191.2
（3）①
②<
③升温或及时分离出产物
④有副反应，还可能生成等
解析：（1）由“氯胺作饮用水消毒剂是因为水解生成具有强烈杀菌作用的物质”可知，该强烈杀菌作用的物质是HClO，根据元素守恒可写出反应的化学方程式。
（2）由图可得：a.、 b.、c.，根据盖斯定律可知，b=c-a，故；由断开化学键吸收的总能量-形成化学键释放的总能量可知，，解得。
（3）①温度不变平衡常数不变，a点和b点温度相同，平衡常数相同，由（2）知，反应是吸热反应，升高温度，平衡正向移动，体积分数增大，平衡常数增大，结合图示可知，，故平衡常数；，时，设的初始物质的量分别为mol和，转化的，由此可列三段式：

始（mol） 0 0
转（mol）
平（mol）
由平衡时的体积分数为20%可列等式：，解得，该反应前后气体分子数不变，可用物质的量代替物质的量浓度计算平衡常数，平衡常数。②时，Q点在平衡时体积分数随的变化曲线上方，相当于向平衡体系中加入部分，增大生成物浓度，平衡逆向移动，故。③提高转化率，应使平衡正向移动，当一定时，可通过减小生成物浓度使平衡正向移动，且该反应为吸热反应，也可通过升高温度使平衡正向移动，从而提高的转化率。④由题干信息氯胺是由氯气遇到氨气反应生成的一类化合物，主要包括，结合可知，若产物都是气体，实验测得的体积分数始终比理论值低，可能原因是有等副产物生成。
8.答案：（1）
（2）①（或，2分）；
②2
（3）①3
②>；A；相同时间内，NH3的转化率随温度的升高而增大，到B点后减小，说明正反应是放热反应，温度升高，放热反应平衡逆向移动，平衡常数减小，则A点对应的平衡常数较大