新高考2025版高考化學(xué)一輪復(fù)習(xí)微專題小練習(xí)專練44化學(xué)反應(yīng)原理綜合題VIP

專練44化學(xué)反應(yīng)原理綜合題1.[2024·新課標(biāo)卷]氨是最重要的化學(xué)品之一，我國目前氨的生產(chǎn)實(shí)力位居世界首位。回答下列問題：（1）依據(jù)圖1數(shù)據(jù)計(jì)算反應(yīng)eq\f(1,2)N2（g）＋eq\f(3,2)H2（g）=NH3（g）的ΔH＝kJ·mol－1。（2）探討表明，合成氨反應(yīng)在Fe催化劑上可能通過圖2機(jī)理進(jìn)行（*表示催化劑表面吸附位，Neq\o\al(\s\up1(*),\s\do1(2))表示被吸附于催化劑表面的N2）。推斷上述反應(yīng)機(jī)理中，速率限制步驟（即速率最慢步驟）為（填步驟前的標(biāo)號(hào)），理由是。（3）合成氨催化劑前驅(qū)體（主要成分為Fe3O4）運(yùn)用前經(jīng)H2還原，生成α-Fe包袱的Fe3O4。已知α-Fe屬于立方晶系，晶胞參數(shù)a＝287pm，密度為7.8g·cm－3，則α-Fe晶胞中含有Fe的原子數(shù)為（列出計(jì)算式，阿伏加德羅常數(shù)的值為NA）。（4）在不同壓強(qiáng)下，以兩種不同組成進(jìn)料，反應(yīng)達(dá)平衡時(shí)氨的摩爾分?jǐn)?shù)與溫度的計(jì)算結(jié)果如下圖所示。其中一種進(jìn)料組成為xH2＝0.75、xN2＝0.25，另一種為xH2＝0.675、xN2＝0.225、xAr＝0.10。（物質(zhì)i的摩爾分?jǐn)?shù)：xi＝eq\f(ni,n總)）①圖中壓強(qiáng)由小到大的依次為，推斷的依據(jù)是。②進(jìn)料組成中含有惰性氣體Ar的圖是。③圖3中，當(dāng)p2＝20MPa、xNH3＝0.20時(shí)，氮?dú)獾霓D(zhuǎn)化率α＝。該溫度時(shí)，反應(yīng)eq\f(1,2)N2（g）＋eq\f(3,2)H2（g）?NH3（g）的平衡常數(shù)Kp＝（MPa）－1（化為最簡(jiǎn)式）。2.[2024·全國乙卷]硫酸亞鐵在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中有很多用途，如可用作農(nóng)藥防治小麥黑穗病，制造磁性氧化鐵、鐵催化劑等?；卮鹣铝袉栴}：（1）在N2氣氛中，F(xiàn)eSO4·7H2O的脫水熱分解過程如圖所示：依據(jù)上述試驗(yàn)結(jié)果，可知x＝，y＝。（2）已知下列熱化學(xué)方程式：FeSO4·7H2O（s）=FeSO4（s）＋7H2O（g）ΔH1＝akJ·mol－1FeSO4·xH2O（s）=FeSO4（s）＋xH2O（g）ΔH2＝bkJ·mol－1FeSO4·yH2O（s）=FeSO4（s）＋yH2O（g）ΔH3＝ckJ·mol－1則FeSO4·7H2O（s）＋FeSO4·yH2O（s）＝2（FeSO4·xH2O）（s）的ΔH＝kJ·mol－1。（3）將FeSO4置入抽空的剛性容器中，上升溫度發(fā)生分解反應(yīng)：2FeSO4（s）?Fe2O3（s）＋SO2（g）＋SO3（g）（Ⅰ）。平衡時(shí)peq\a\vs4\al(SO3)-T的關(guān)系如下圖所示。660K時(shí)，該反應(yīng)的平衡總壓p總＝kPa、平衡常數(shù)Kp（Ⅰ）=（kPa）2。Kp（Ⅰ）隨反應(yīng)溫度上升而（填“增大”“減小”或“不變”）。（4）提高溫度，上述容器中進(jìn)一步發(fā)生反應(yīng)2SO3（g）?2SO2（g）＋O2（g）（Ⅱ），平衡時(shí)peq\a\vs4\al(O2)＝（用peq\a\vs4\al(SO3)、peq\a\vs4\al(SO2)表示）。在929K時(shí)，p總＝84.6kPa，peq\a\vs4\al(SO3)＝35.7kPa，則peq\a\vs4\al(SO2)＝kPa，Kp（Ⅱ）＝kPa（列出計(jì)算式）。3.[2024·福建卷]異丙醇（C3H8O）可由生物質(zhì)轉(zhuǎn)化得到，催化異丙醇脫水制取高值化學(xué)品丙烯（C3H6）的工業(yè)化技術(shù)已引起人們的關(guān)注。其主要反應(yīng)如下：Ⅰ.C3H8O（g）?C3H6（g）＋H2O（g）ΔH1＝＋52kJ·mol－1Ⅱ.2C3H6（g）?C6H12（g）ΔH2＝－97kJ·mol－1回答下列問題：（1）已知2C3H8O（g）＋9O2（g）=6CO2（g）＋8H2O（g）ΔH＝－3750kJ·mol－1，則C3H6（g）燃燒生成CO2（g）和H2O（g）的熱化學(xué)方程式為________________________________________________________________________________________________________________________________________________。（2）在1350℃下，剛性密閉容器中的反應(yīng)體系內(nèi)水蒸氣濃度與反應(yīng)時(shí)間關(guān)系如下表：反應(yīng)時(shí)間/μs04812t20H2O濃度/ppm024403200360040004100①4～8μs內(nèi)，eq\o(v,\s\up6(－))（C3H8O）＝ppm·μs－1。②t16（填“>”“<”或“＝”）。（3）在恒溫剛性密閉容器中，反應(yīng)Ⅰ、Ⅱ均達(dá)到平衡的判據(jù)是（填標(biāo)號(hào)）。a．H2O（g）的分壓不變b．混合氣體密度不變c．n（C3H6）＝2n（C6H12）d．v正（H2O）＝v逆（C3H8O）（4）在肯定條件下，若反應(yīng)Ⅰ、Ⅱ的轉(zhuǎn)化率分別為98%和40%，則丙烯的產(chǎn)率為。（5）如圖為反應(yīng)Ⅰ、Ⅱ達(dá)到平衡時(shí)lgQp與溫度的關(guān)系曲線。[已知：對(duì)于可逆反應(yīng)aA（g）＋bB（g）?cC（g）＋dD（g），隨意時(shí)刻Qp＝eq\f(pc（C）·pd（D）,pa（A）·pb（B）)，式中p（X）表示物質(zhì)X的分壓]①在350℃恒壓平衡體系中充入少量水蒸氣時(shí)，反應(yīng)Ⅰ的狀態(tài)最有可能對(duì)應(yīng)圖中的點(diǎn)（填“甲”“乙”或“丙”），推斷依據(jù)是________________________________________________________________________________________________________________________________________________。②350℃時(shí)，在密閉容器中加入肯定量的C3H8O，體系達(dá)到平衡后，測(cè)得C6H12的分壓為xMPa，則水蒸氣的分壓為MPa（用含x的代數(shù)式表示）。專練44化學(xué)反應(yīng)原理綜合題1．答案：（1）－45（2）（ⅱ）在化學(xué)反應(yīng)中，最大的能壘為速率限制步驟，而斷開化學(xué)鍵的步驟都屬于能壘，由于N≡N的鍵能比H－H鍵的大很多，因此，在上述反應(yīng)機(jī)理中，速率限制步驟為（ⅱ）（3）eq\f(7.8×2873NA,56×1030)（4）①p1＜p2＜p3合成氨的反應(yīng)為氣體分子數(shù)削減的反應(yīng)，壓強(qiáng)越大平衡時(shí)氨的摩爾分?jǐn)?shù)越大②圖4③33.33%eq\r(\f(1,432))解析：（1）在化學(xué)反應(yīng)中，斷開化學(xué)鍵要消耗能量，形成化學(xué)鍵要釋放能量，反應(yīng)的焓變等于反應(yīng)物的鍵能總和與生成物的鍵能總和的差，因此，由圖1數(shù)據(jù)可知，反應(yīng)eq\f(1,2)N2（g）＋eq\f(3,2)H2（g）=NH3（g）的ΔH＝（473＋654－436－397－339）kJ·mol－1＝－45kJ·mol－1。（2）由圖1中信息可知，eq\f(1,2)N2（g）=N（g）的ΔH＝＋473kJ·mol－1，則N≡N的鍵能為946kJ·mol－1；eq\f(3,2)H2（g）=3H（g）的ΔH＝＋654kJ·mol－1，則H－H鍵的鍵能為436kJ·mol－1。在化學(xué)反應(yīng)中，最大的能壘為速率限制步驟，而斷開化學(xué)鍵的步驟都屬于能壘，由于N≡N的鍵能比H－H鍵的大很多，因此，在上述反應(yīng)機(jī)理中，速率限制步驟為（ⅱ）。（3）已知α-Fe屬于立方晶系，晶胞參數(shù)a＝287pm，密度為7.8g·cm－3，設(shè)其晶胞中含有Fe的原子數(shù)為x，則α-Fe晶體密度ρ＝eq\f(56x×1030,NA·2873)g·cm－3＝7.8g·cm－3，解得x＝eq\f(7.8×2873NA,56×1030)，即α-Fe晶胞中含有Fe的原子數(shù)為eq\f(7.8×2873NA,56×1030)。（4）①合成氨的反應(yīng)中，壓強(qiáng)越大越有利于氨的合成，因此，壓強(qiáng)越大平衡時(shí)氨的摩爾分?jǐn)?shù)越大。由圖中信息可知，在相同溫度下，反應(yīng)達(dá)平衡時(shí)氨的摩爾分?jǐn)?shù)p1＜p2＜p3，因此，圖中壓強(qiáng)由小到大的依次為p1＜p2＜p3，②對(duì)比圖3和圖4中的信息可知，在相同溫度和相同壓強(qiáng)下，圖4中平衡時(shí)氨的摩爾分?jǐn)?shù)較小。在恒壓下充入惰性氣體Ar，反應(yīng)混合物中各組分的濃度減小，各組分的分壓也減小，化學(xué)平衡要朝氣體分子數(shù)增大的方向移動(dòng)，因此，充入惰性氣體Ar不利于合成氨，進(jìn)料組成中含有惰性氣體Ar的圖是圖4。③圖3中，進(jìn)料組成為xH2＝0.75、xN2＝0.25兩者物質(zhì)的量之比為3∶1。假設(shè)進(jìn)料中氫氣和氮?dú)獾奈镔|(zhì)的量分別為3mol和1mol，達(dá)到平衡時(shí)氮?dú)獾母淖兞繛閤mol，則有： N2（g） ＋ 3H2（g） ? 2NH3（g）始（mol） 1 3 0變（mol） x 3x 2x平（mol） 1－x 3－3x 2x當(dāng)p2＝20MPa、xNH3＝0.20時(shí)，xNH3＝eq\f(2x,4－2x)＝0.20，解得x＝eq\f(1,3)，則氮?dú)獾霓D(zhuǎn)化率α＝eq\f(1,3)≈33.33%，平衡時(shí)N2、H2、NH3的物質(zhì)的量分別為eq\f(2,3)mol、2mol、eq\f(2,3)mol，其物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)分別為eq\f(1,5)、eq\f(3,5)、eq\f(1,5)，則該溫度下K′p＝eq\f(（\f(1,5)p2）2,\f(1,5)p2×（\f(3,5)p2）3)＝eq\f(25,27×400)（MPa）－2。因此，該溫度時(shí)，反應(yīng)eq\f(1,2)N2（g）＋eq\f(3,2)H2（g）?NH3（g）的平衡常數(shù)Kp＝eq\r(K′p)＝eq\r(\f(25,27×400)（MPa）－2)＝eq\r(\f(1,432))（MPa）－1。2．答案：（1）41（2）（a＋c－2b）（3）32.25增大（4）eq\f(p\a\vs4\al(SO2)－p\a\vs4\al(SO3),4)46.26eq\f(46.262×2.64,35.72)解析：（1）由圖中信息可知，當(dāng)失重比為19.4%時(shí)，F(xiàn)eSO4·7H2O轉(zhuǎn)化為FeSO4·xH2O，則eq\f(18（7－x）,278)＝19.4%，解得x＝4；當(dāng)失重比為38.8%時(shí)，F(xiàn)eSO4·7H2O轉(zhuǎn)化為FeSO4·yH2O，則eq\f(18（7－y）,278)＝38.8%，解得y＝1。（2）①FeSO4·7H2O（s）=FeSO4（s）＋7H2O（g）ΔH1＝akJ·mol－1②FeSO4·xH2O（s）=FeSO4（s）＋xH2O（g）ΔH2＝bkJ·mol－1③FeSO4·yH2O（s）=FeSO4（s）＋yH2O（g）ΔH3＝ckJ·mol－1依據(jù)蓋斯定律可知，①＋③－②×2可得FeSO4·7H2O（s）＋FeSO4·yH2O（s）=2（FeSO4·xH2O）（s），則ΔH＝（a＋c－2b）kJ·mol－1。（3）將FeSO4置入抽空的剛性容器中，上升溫度發(fā)生分解反應(yīng)：2FeSO4（s）?Fe2O3（s）＋SO2（g）＋SO3（g）（Ⅰ）。由平衡時(shí)peq\a\vs4\al(SO3)-T的關(guān)系圖可知，660K時(shí)，peq\a\vs4\al(SO3)＝1.5kPa，則peq\a\vs4\al(SO2)＝1.5kPa，因此，該反應(yīng)的平衡總壓p總＝3kPa、平衡常數(shù)Kp（Ⅰ）＝1.5kPa×1.5kPa＝2.25（kPa）2。由圖中信息可知，peq\a\vs4\al(SO3)隨著溫度上升而增大，因此，Kp（Ⅰ）隨反應(yīng)溫度上升而增大。（4）提高溫度，上述容器中進(jìn)一步發(fā)生反應(yīng)2SO3（g）?2SO2（g）＋O2（g）（Ⅱ），在同溫同壓下，不同氣體的物質(zhì)的量之比等于其分壓之比，由于僅發(fā)生反應(yīng)（Ⅰ）時(shí)peq\a\vs4\al(SO3)＝peq\a\vs4\al(SO2)，則peq\a\vs4\al(SO3)＋2peq\a\vs4\al(O2)＝peq\a\vs4\al(SO2)－2peq\a\vs4\al(O2)，因此，平衡時(shí)peq\a\vs4\al(O2)＝eq\f(p\a\vs4\al(SO2)－p\a\vs4\al(SO3),4)。在929K時(shí)，p總＝84.6kPa、peq\a\vs4\al(SO3)＝35.7kPa，則peq\a\vs4\al(SO3)＋peq\a\vs4\al(SO2)＋peq\a\vs4\al(O2)＝p總、peq\a\vs4\al(SO3)＋2peq\a\vs4\al(O2)＝peq\a\vs4\al(SO2)－2peq\a\vs4\al(O2)，聯(lián)立方程組消去peq\a\vs4\al(O2)，可得3peq\a\vs4\al(SO3)＋5peq\a\vs4\al(SO2)＝4p總，代入相關(guān)數(shù)據(jù)可求出peq\a\vs4\al(SO2)＝46.26kPa，則peq\a\vs4\al(O2)＝84.6kPa－35.7kPa－46.26kPa＝2.64kPa，Kp（Ⅱ）＝eq\f(（46.26kPa）2×2.64kPa,（35.7kPa）2)＝eq\f(46.262×2.64,35.72)kPa。3．答案：（1）2C3H6（g）＋9O2（g）=6CO2（g）＋6H2O（g）ΔH＝－3854kJ·mol－1（2）①190②>（3）ad（4）58.8%（5）①甲反應(yīng)Ⅰ平衡曲線為N，恒壓時(shí)充入水蒸氣，Qp>Kp②（eq\r(x)＋2x）解析：（1）將題給反應(yīng)依次編號(hào)為①、②、③，利用蓋斯定律，由③－①×2得：2C3H6（g）＋9O2（g）=6CO2（g）＋6H2O（g）ΔH＝－3854kJ·mol－1。（2）①由表中數(shù)據(jù)知，4～8μs內(nèi)，H2O的濃度改變?yōu)椋?200－2440）ppm，則eq\o(v,\s\up6(－))（C3H8O）＝eq\o(v,\s\up6(－))（H2O）＝eq\f(760ppm,4μs)＝190ppm·μs－1。②隨著反應(yīng)的進(jìn)行，反應(yīng)物濃度漸漸減小，反應(yīng)速率漸漸減慢，比較表中數(shù)據(jù)知t>16。（3）反應(yīng)Ⅰ、Ⅱ均為氣體分子數(shù)改變的反應(yīng)，當(dāng)H2O（g）的分壓不變時(shí)，反應(yīng)達(dá)到平衡，a正確；反應(yīng)體系中均為氣體，氣體質(zhì)量為定值，反應(yīng)體系為恒溫剛性密閉容器，容器體積不變，故混合氣體密度為定值，b錯(cuò)誤；化學(xué)平衡的標(biāo)記是體系中各物質(zhì)的濃度或物質(zhì)的量不變，n（C3H6）＝2n（C6H12），不能說明反應(yīng)體系中各物質(zhì)的量不變，即不能推斷反應(yīng)為平衡狀態(tài)，c錯(cuò)誤；由方程式知，v正（H2O）＝v逆（C3H8O）＝v逆（H2O），正、逆反應(yīng)速率相等，反應(yīng)達(dá)平衡狀態(tài)，d正確。（4）設(shè)C3H8O為1mol，由于C3H8O（g）?C3H6（g）