化學反應原理綜合題檢測題及解析

1、化學反應原理綜合題檢測題及解析一、選擇題1. (2020福州質(zhì)檢)甲酸是基本有機化工原料之一，廣泛用于農(nóng)藥、皮革、染料、醫(yī)藥 和橡膠等工業(yè)。(1)工業(yè)上利用甲酸的能量關系轉換圖如下：kJ » njol-'不FlCOOEKe)- -KX)(g) + HfO<e)+而Oi松 AH=-241. £ kJ 1熄AH=-283. D LJ mol-1+COf(g) Hg)反應 HCOOH(g)CO2(g)+H2(g)的始變 AH =kJ mol 1。(2)某科學小組研究壓強對反應CO2(g)+H2(g)HCOOH(g)的影響。tC下，在一個容積可變的密閉容器中，充入一定

2、量的CO2和H2,測得不同壓強下平衡時容器內(nèi)氣體的濃度如下表：實驗編號反應壓強物質(zhì)濃度/(mol L 1)CO2H2HCOOH1P10.30.30.92P2aa0.43P30.40.4b平衡時，實驗1的正反應速率 (填“V”或“=")實驗3的逆反應速 率。由實驗1的數(shù)據(jù)可計算t C時，該反應的平衡常數(shù) K=d) a=。(3)經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)采用電還原法可將CO2轉化為甲酸根離子，同時還能提高 CO2的轉化效率。其電解原理如圖所示， 下列敘述正確的是。A. Sn極的電極反應式為 CO2+2e + HCO3 =HCOO + CO3B.電解過程中 向Pt極移動C. Pt極發(fā)生還原反應并有氣體逸出

3、D.電解過程中HCO3濃度逐漸減小(4)甲酸的用途之一是配制“緩沖溶液”，在這種溶液中加入少量的強酸或強堿，溶液的pH變化不大，能保持溶液 pH相對穩(wěn)定。(已知甲酸的電離平衡常數(shù) Ka= 1.8 X 10 4)現(xiàn)將等濃度甲酸與甲酸鈉溶液混合，配成 0.1 mol L 1的HCOOH HCOONa緩沖溶 液。用離子方程式表示將少量強堿加入 HCOOH -HCOONa緩沖溶?中，pH變化不大的原 因 。若用100 mL 0.2 mol L1HCOOH溶液配制pH為4的緩沖溶液，需加入 (答 案保留一位小數(shù))mL 0.2 mol L 1 NaOH溶液。解析：(1)根據(jù)圖示，可知： HCOOH(g)=

4、CO(g) +H2O(g) AH=+ 72.6 kJ mol 1、 11CO(g) + 2O2(g)=CO2(g) AH= 283.0 kJ mol1、H2(g)+2O2(g)=H2O(g) AH = 241.8 kJ mol1,根據(jù)蓋斯定律，由 +，可得 HCOOH(g)CO2(g)+H2(g) AH= +72.6 kJ mol 1283.0 kJ mol 1( 241.8 kJ mol 1)=+31.4 kJ mol 1。(2)實驗 1、2、 3均在恒溫恒壓下進行，根據(jù)題表中數(shù)據(jù)可知，實驗3達到的平衡相當于增大實驗 1的壓強達到的平衡，增大壓強，反應速率增大，因此平衡時實驗1的正反應速率小

5、于實驗 3的逆反 應速率。由實驗1的數(shù)據(jù)可知，tC時該反應的平衡常數(shù) K= cHCOOH = 0.9 =10。c CO2 c H20.3X 0.3由于平衡常數(shù)只與溫度有關，因此實驗2的平衡常數(shù) K=-0A=10,解得a=0.2o (3)Snax a極與電源負極相連，為陰極， CO2發(fā)生還原反應轉化為甲酸根離子，電極反應為CO2+2e+ HCO3 =HCOO + CO3 , A項正確；電解過程中陽離子向陰極移動， 故K*向Sn極移動， B項錯誤；Pt極為陽極，發(fā)生氧化反應： 2H2O4e-=O2f +4H+,有O2逸出，C項錯誤； 根據(jù)陰極的電極反應 CO2+2e+ HCO3=HCO。+ COT

6、可知，電解過程中 HCO3濃度逐 漸減小，D項正確。(4)將少量強堿加入 HCOOH - HCOONa緩沖溶液中，發(fā)生反應HCOOH+ OH =HCOO + H2O,因此溶液 pH變化不大。 根據(jù)甲酸的電離平衡常數(shù)Ka =c HCOO c Hc HCOOH十一=1.8X 10 4,該緩沖溶液pH 為 4,即 c(H + )= 10 4 mol L可知c HCOOc HCOOH= 1.8, nHCOOH =1.8；根據(jù)物料守恒，n(HCOO )+n(HCOOH) =0.1 L X 0.2 mol L1=0.02mol,則 n(HCOO )=0.02 mol x 28;根據(jù) HCOOH + NaO

7、H=HCOONa + H2O, n(NaOH)= n(HCOO ) = 0.02 mol x 28,故需加入 NaOH 溶液的體積為0.02 molx2-0.2 mol L1X 1 000 mL = 64.3 mL。1 L答案：(1)+31.4 (2) v 10 0.2(3)AD (4) HCOOH + OH =HCOO + H2O 64.32. (2020河北九校聯(lián)考)氫能是發(fā)展中的新能源，它的利用包括氫的制備、儲存和應用三個環(huán)節(jié)?；卮鹣铝袉栴}:(1)以太陽能為熱源，熱化學硫碘循環(huán)分解水是一種高效、無污染的制氫方法。其反應 過程如圖所示。寫出該制氫方法的總反應的化學方程式:(2)工業(yè)上常用燃

8、料與水蒸氣反應制備H2和CO,再用H2和CO合成甲醇。其過程為：C(s)+H2O(g)CO(g)+H2(g) AHi = + 131.4 kJ mol 1 CO(g) + 2H2(g)CH30H(g)AH2CH30H(l)=CH 30H(g) AH3=+ 37.4 kJ mol 1已知氫氣、一氧化碳和甲醇的燃燒熱分別為285.8 kJ mol K 283.0 kJmo/1和725.8kJ mol M 則 AH 2=。放氫(3)MgH2可作為儲氫材料，其熱化學方程式為MgH2(s)儲氫 Mg(s) + H2(g) AH>0,根據(jù)平衡移動原理，欲使MgH2釋放出氫氣，可以采取的措施是 。A.

9、增加儲氫材料的質(zhì)量B.減小壓強C.及時移走金屬 MgD.使用催化劑(4)用MgH2作儲氫材料，單位儲氫材料釋放出氫氣時，氫氣的壓強隨時間的變化如圖1所示，其中溫度最高的為 。T2時，該反應的平衡常數(shù) Kp=Pa。(用含a的代數(shù)式表示)(5)全固態(tài)鋰離子電1的結構如圖2所示，放電時電池反應為 2Li + MgH 2=Mg + 2LiH。放電時，被氧化的元素是 , X極作 極。充電時，Y極的電極反應式為 O解析：(1)由圖示可得反應 I : SO2+2H2O+I2=H2SO4+2HI ;反應 II : 2H2SO4=2SO2熱循環(huán)+ O2 + 2H2O；反應 m ： 2HIH2+ I2,由反應 I

10、 X 2+ 反應 II +反應 出 X 2 可得：2H2。=a.H2(g) +2H2 T +O2f。(2)分別寫出表示氫氣、一氧化碳、甲醇燃燒熱的熱化學方程式為2o2(g)=H2O(l)AH4 = 285.8 kJ mol 1 ； b.CO(g) + go2(g)=CO2(g)AH5 = - 283.03kJ mol 1； c.CH30H(l) +2O2(g)=CO2(g) + 2H2O(l) AH6=- 725.8 kJ mol 1;結合蓋斯te律，由2a+bc+可得到反應 ，則AH2=91.4 kJ mo1。(3)欲使MgH?釋放出氫氣，可采取減小壓強使平衡右移的措施，增加儲氫材料的質(zhì)量、

11、及時移走金屬 Mg、使用催化劑均不 能使平衡發(fā)生移動。(4)由熱化學方程式可知，釋放氫氣的反應為吸熱反應，溫度升高有利于氫氣的釋放，由圖可知T1時釋放氫氣速率最快，故T1為最高溫度。T2時，Kp=p(H2)=a Pa。 根據(jù)放電時電池反應式可知，放電時，被氧化的元素為Li, Y極為Li ,作負極，電極反應式為Li e =Li ； X極(MgH 2)作正極，得電子，電極反應式為MgH2+2Li +2e =Mg + 2LiH。充電時，Y極為陰極，其電極反應式為Li + e =Li。熱循環(huán)答案：2H2O=2H2 T + O2T(2)-91.4 kJ mol 1(3)B(4)T1 a(5)Li 正 L

12、i + e =Li3. 以銅為原料可制備應用廣泛的氧化亞銅。(1)向CuCl2溶液中通入SO2可得到CuCl沉淀，由CuCl水解再熱分解可得到納米 CU2O。 CuCl的水解反應為 CuCl(s) + H2O(l)CuOH(s)+C(aq)+H+(aq)。該反應的平衡常數(shù) K與此溫度下 Kw、Ksp(CuOH)、Ksp(CuCl)的關系為K =。(2)用銅作陽極，鈦片作陰極，電解一定濃度的 NaCl和NaOH的混合溶液可得到 Cu2。， 陽極及其溶液中有關轉化如圖1所示。陽極的電極反應式為 。電解一段時間后，電解液補充一定量的 可恢復為原電解質(zhì)溶液。溶液中、兩步總反應的離子方程式為 。4co的

13、¥醬轉化率修圖1圖2(3)Cu2O與ZnO組成的催化劑可用于工業(yè)上合成甲醇：CO(g)+2H2(g)CH 30H(g) AH = a kJ mol 1。按n(H2)/n(CO) = 2將H2與CO充入V L恒容密閉容器中，在一定條件下發(fā)生反應，測得CO的平衡轉化率與溫度、壓強的關系如圖 2所示。該反應的 AH(填“V”或)0,圖中p1、p2、p3由大到小的順序是起始時，甲容器中c(H2)=0.20 mol L：1, c(CO) = 0.10 mol L 1,在P3及TiC下反應達 到平衡，此時反應的平衡常數(shù)為 。起始時，乙容器中 c(H2)=0.40 mol L 1, c(CO) =

14、 0.20 mol L：1, TiC下反應達到平衡， CO的平衡轉化率 。A.大于40%B.小于40%C.等于40%D.等于80%解析：(1)根據(jù)CuCl的水解反應可寫出該反應的平衡常數(shù)K= c(Cl ) c(H +),而Kw=c(H + ) c(OH ), Ksp(CuOH) = c(Cu + ) c(OH ), Ksp(CuCl) = c(Cu*) c(Cl ),從而可推出K =KW Ksp CuCl?；?由題圖i可知 參與陽極反應的是C和CuCl,生成的是CuCl 2,據(jù)Ksp CuOH'. 誦由此可寫出電極反應式。根據(jù)題中信息可寫出電解過程的總反應為2Cu+ H2O=Cu2O

15、+H2T ,則電解一段時間后，向電解液中補充適量的水即能使其恢復為原電解質(zhì)溶液。結合題圖1可知溶液中第 步反應物為 CuCl2和OH，第步生成物為CU2O和C，根據(jù)電 荷守恒和原子守恒可寫出并配平 、兩步的總離子方程式為 2CuCl2+ 2OH =Cu2O + H2O + 4C。(3)從題圖2可看出，在壓強相同時，升高溫度， CO的平衡轉化率降低，即 升高溫度平衡逆向移動，則該反應為放熱反應，AHV0。該反應為氣體分子數(shù)減小的反應，相同溫度下，壓強越大，CO的平衡轉化率越高， 即p1>p2>p3。由題圖2可知在p3、T1C 時 CO 的平衡轉化率為 40%, Ac(CO) = Ac

16、(CH 3OH) = 0.04 molL11、Ac(H2)=0.08 mol L：1, 即平衡時 c(CO) = 0.06 mol L 1、c(H2) = 0.12 mol L11、4CH3OH) = 0.04 mol L11,故平衡常數(shù)K = 一0.04 2=46.3。乙容器中反應物起始濃度為甲容器中的2倍，則乙容器中反應達0.06X0.122到的平衡相當于將甲容器體積壓縮一半所達到的平衡，增大壓強，平衡正向移動，故乙容器中CO的平衡轉化率大于 40%, A項正確。答案：(1)KWX Ksp CuClKsp CuOH(2) CuCl e + Cl =CuCl 2 H2O2CuCl 2 + 2

17、OH =Cu2O J + H2O + 4Cl vp1>p2>p3 46.3 A4. (2020黃岡調(diào)研)氨在工農(nóng)業(yè)及國防工業(yè)上有廣泛的用途。已知：4NH3(g) + 3O2(g)=2N2(g) + 6H2O(g) dd=- 1 266.2 kJ mol 12H2(g) + O2(g)=2H 2O(g) AH = 483.6 kJ mol 1kJ mol 1,該反應屬于則合成氨反應N2(g) + 3H2(g)2NH3(g)AH =B.低溫自發(fā)A.高溫自發(fā)D.恒不自發(fā)C.恒自發(fā)(2)向甲、乙、丙三個容積均為 2 L的密閉裝置中均充入 4 mol N2和 H2的混合氣體，但 N2、H2的

18、投料比不同，在 400 C時反應，測定 N2的 體積百分含量，得到圖 1。乙裝置中N2、H2的投料比為 。反應達到平衡后，測得乙裝置中H2的體積百分含量為 25%,則400 c時，合成氨反應的平衡常數(shù)為 (不需注明單位)。(3)向M、N兩個裝置中分別充入相同投料比的N2、H2,進行合成氨反應，各反應 1小時，測定不同溫度下 N2的轉化率，得到圖2。N2、H2在M、N兩裝置中反應時，不同的條件可能是 在300 c時，a、b兩點轉化率存在差異的原因是 (4)氨法煙氣脫硫技術漸趨成熟，它能夠回收SO2,并產(chǎn)生氮肥，其流程分兩步:氨水吸收煙氣中的 SO2：xNH 3+ SO2(g) + H2O=(NH

19、 4)xH2 xSO3 ；加入足量的磷酸得到純凈的SO2。寫出該反應的化學方程式3 11解析：根據(jù)蓋斯7E律，由 X；X2，可彳導:N2(g) + 3H2(g)2NH3(g) AH = 483.6 kJ mol 1x2( 1 266.2 kJ mol 1)x2= 92.3 kJ mol 1。該反應的 H<0, AS< 0, 根據(jù)AH-TAS<0時反應能自發(fā)進行，可知該反應在低溫時自發(fā)進行。(2)設起始時乙裝置中N2為x mol,則H2為(4x)mol,設平衡建立過程中N2轉化a mol,根據(jù) N2(g) +3H2(g)2NH3(g),可知平衡時 N2為(x a)mol, H2

20、 為(4 x3a)mol, NH3為 2a mol,又知反應過程中氮氣的體積百分含量不變，則,解得x=2,故乙裝置中充入的 N2和4 4 2aH2均為2 mol , N2、H2的投料比為1 ： 1。起始時乙裝置中的 N2、H2均為2 mol ,設平衡 建立過程中N2轉化b mol,則達平衡時 N2為(2b)mol, H2為(23b)mol , NH3為2b mol, 23bH2的體積百分含量為 25%,則二-X 100%=25%,解得b=0.4,故平衡時N2為1.6 mol,H2 為 0.8 mol, NH3 為 0.8 mol, c(N2)= 0.8 mol L1, c(H2)=0.4 mo

21、l L1, c(NH 3)= 0.4 molL 1,平衡常數(shù) K= " 3=3.125。(3)M、N裝置點線在 c點相交，即在此溫度下N20.8X0.43的轉化率相同，兩裝置所達平衡相同，又兩裝置中N2、H2的投料比相同，且達平衡前M中N2的轉化率始終比 N中大，即M中反應速率快，因此 M中使用了催化劑。M裝置中使用了催化劑，a點反應速率快，且合成氨的反應是放熱反應，升高溫度，平衡逆向移動，N2的轉化率減小，故 a點時反應已達到平衡，b點反應速率慢，且反應沒達到平衡，故雖然a、b兩點溫度相同，但轉化率不同。(4)根據(jù)氨法煙氣脫硫技術能回收SO2,產(chǎn)生氮肥，以及第一步反應吸收了SO2,

22、可知第二步反應應生成錢鹽和SO2,則第二步反應中足量磷酸與(NH4)xH2 xSO3 反 應生成 NH4H2PO4 和 SO2 ,化學方 程式為(NH4)xH2 xSO3 + xH3PO4=xNH 4H2PO4+SO2 T + H2O0答案：(1)92.3 B (2)1 ： 1 3.125 (3)M裝置中使用了催化劑 M裝置中使用了催化劑，a點反應速率快，達到了平 衡，b點反應速率慢，沒達到平衡(4)(NH 4)xH2 xSO3+xH 3PO4=xNH 4H2PO4+SO2 T + H2O5.二甲醛(CH3OCH3)是一種易燃氣體，其燃燒熱為 1 453 kJ mol 1,被認為是當今時代 最

23、有潛力的燃料之一。(1)合成氣(H2、CO)合成的甲醇脫水制二甲醍，又稱“二步法”，該方法主要涉及以下 反應：2H2+COCH30HCH30H + H2SO4(濃)CH3HSO4+ H2OCH30H + CH 3HSO4CH 3OCH 3+ H2SO4這種方法生產(chǎn)的二甲醛純度可達99.9%,產(chǎn)率高，但是國內(nèi)外已基本不采用此法生產(chǎn)，請根據(jù)所學知識分析主要原因 。(2)合成氣(H2、CO)直接合成二甲醍，又稱“一步法”，已知：3H2(g) + 3CO(g)CH 3OCH 3(g) + CO2(g) AH = - 247 kJ mol 1寫出CO(g)、H2(g)、O2(g)反應生成 CO2(g)和

24、H2O(l)的熱化學方程式若在240 C、4.0 MPa條件下，向一密閉容器中充入 H2和CO且n(H2) ： n(CO) =3 ： 1發(fā)生上述反應，達平衡后，升高溫度，H2的體積分數(shù) (填標號)。A.增大 B.減小 C.不變 D.不能判斷以CO、H2(含少量H2S)為原料制備二甲醛和甲醇，工藝流程如圖1所示:上述流程中的“凈化脫硫”是用足量的Na2CO3溶液吸收少量H2S,發(fā)生反應的離子方程式為。（已知：H2s 的 Kai= 1.3X10 7, Ka2=7.1 X 10 15; H2CO3 的 Ka1 = 4.4X 10 7,Ka2=4.7X 10 11）吸收塔n （容積為5 L）中，2 m

25、ol H2和1 mol CO在催化劑作用下發(fā)生反應CO（g） +2H2（g）CH30H（g） , H2的平衡轉化率（a）與反應溫度（T）的關系如圖 2所示。該反應的AH（填或“V"）0。若反應體系平衡時的總壓強為p,在A點時，用平衡分壓代替平衡濃度表示的化學平衡常數(shù)Kp =（列出計算式即可）。|.r 11r 1門TH電據(jù)H電極闋？圖3如圖3為二甲醛燃料電池的工作原理示意圖。則a電極的電極反應式為解析：（1）該方法需要使用濃硫酸，濃硫酸對設備腐蝕嚴重，對環(huán)境污染嚴重，操作條件惡劣，且流程較長，設備投資較大，所以國內(nèi)外已基本不采用此法生產(chǎn)二甲醛。（2）已知二甲醍的燃燒熱為 1 453 kJ mol 1,則反應 a.CH3OCH3(g) + 3O2(g)=2CO2(g) + 3H2O(l)AH = - 1 453 kJ mol 1,又已知反應