化學(xué)反應(yīng)原理高考化學(xué)樣題

高考化學(xué)化學(xué)反應(yīng)原理部分

1.含氮化合物在生產(chǎn)、生命活動(dòng)中有重要的作用?；卮鹣铝袉栴}：

(1)已知：4NHs(g)+5O2(g)=4NO(g)+6H2()(g)AHi=—akJ*mol-

1

MNHsCg)+6NO(g)=5N2(g)+6H2O(g)AH2=-Z>kJ-moF,H2O⑴=H2()(g)

1

A83=+CkJ-mol,寫出在298K時(shí)，氨氣燃燒生成N2的熱化學(xué)方程式

(2)肌肉中的肌紅蛋白(Mb)可與。2結(jié)合生成MbO2：Mb(aq)+O2(g)

和三Mb€>2(aq),其中左正和左逆分別表示正反應(yīng)和逆反應(yīng)的速率常數(shù)，即0正=左

囁

正?c(Mb)?p(O2),。逆=左逆?c(MbO2)。37c時(shí)測(cè)得肌紅蛋白的結(jié)合度(a)與p(C>2)的

關(guān)系如下表［結(jié)合度(a)指已與02結(jié)合的肌紅蛋白占總肌紅蛋白的百分比］:

P(O2)0.501.002.003.004.005.006.00

a(MbC)2

50.067.080.085.088.090.391.0

%)

①計(jì)算37℃、p(O2)為2.00kPa時(shí)，上述反應(yīng)的平衡常數(shù)K=。

②導(dǎo)出平衡時(shí)肌紅蛋白與02的結(jié)合度(㈤與02的壓強(qiáng)［p(O2)］之間的關(guān)系式a

(用含有左正、左逆的式子表示)。

［解析］⑴根據(jù)蓋斯定律(①X3+②X2—③X30)+5,可得熱化學(xué)方程式：

,,3a+2〃+30c

X

4NH3(g)+3O2(g)=2N2(g)+6H2O(1)\H=----------------kJmolo

⑵①37℃、p(02)=2.00kPa時(shí)，結(jié)合度為80.0,化學(xué)平衡常數(shù)K=

c(Mb€)2)0.8

=2.00；②由結(jié)合度的定義式可知，反應(yīng)達(dá)平衡時(shí)，V正

c(Mb)-p(O2)0.2X2.00

c(Mb€h)底心玄乂1))/(02)

=v逆，所以K=,可求出c(MbO)=,代入結(jié)合

c(Mb)?p(O2)女逆2

q弋_____C(Mb()2)___司尸—左正?尸(。2)

度正乂式a_c(Mb€)2)+c(Mb)，可何'々一

A正”(02)+左逆。

3a+2b+30c

［答案］(l)4NH(g)+3O(g)=2N(g)+6H2(XD\H=

3225

kJ*mol1

?k正中(。2)

(2)①2.00

左正N(C>2)+左逆

2.(2019?韶關(guān)模擬)甲醇是一種可再生能源，由CO2制備甲醇的過程可能涉

及的反應(yīng)如下：

1

反應(yīng)I：CO2(g)+3H2(g)^=^CH3OH(g)+H2O(g)AHi=-49.58kJmol

反應(yīng)n：CO2(g)+H2(g)^^CO(g)+H2O(g)AH2

反應(yīng)m：CO(g)+2H2(g).—^CH30H(g)

1

AH3=-90.77kJmor

回答下列問題：

(1)反應(yīng)n的A〃2=，若反應(yīng)I、n、in平衡常數(shù)分別為K、&、

K3,則Ki=(用Ki>K3表示)。

(2)反應(yīng)ID自發(fā)進(jìn)行條件是(填“較低溫度”“較高溫度”或“任何

溫度”)o

(3)在一定條件下2L恒容密閉容器中充入3molH2和1.5molCO2,僅發(fā)生

反應(yīng)I,實(shí)驗(yàn)測(cè)得不同反應(yīng)溫度與體系中CO2的平衡轉(zhuǎn)化率的關(guān)系，如下表所

Zj\o

溫度(℃)500T

co2的平衡轉(zhuǎn)化率60%40%

①T500℃(填“>”“<”“=”)。

②溫度為500℃時(shí)，該反應(yīng)10min時(shí)達(dá)到平衡。用出表示該反應(yīng)的反應(yīng)速

率0(H2)=；該溫度下，反應(yīng)I的平衡常數(shù)K=。

(4)由CO2制備甲醇還需要?dú)錃狻９I(yè)上用電解法制取NazFeCh，同時(shí)獲得

-由解

氫氣：Fe+2H2O+2OH=^^FeOr+3H2t,工作原理如圖所示。電解一段時(shí)

間后，c(OH-)降低的區(qū)域在________(填“陰極室”或“陽極室”)。該室發(fā)生的

電極反應(yīng)式為______________________________________________________

—H-

離子交換膜

NaOH濃溶液

［解析］⑴依據(jù)蓋斯定律可得：11=I-III,AH2=AH1-\H3=-49.58

kJ-mol-1+90.77kJ-mor1=+41.19kJ-mol1,反應(yīng)H為反應(yīng)I和反應(yīng)HI的差，

所以反應(yīng)的平衡常數(shù)為

nK2=KI/K3O

(2)該反應(yīng)的ASvO、AH<0,當(dāng)較低溫度時(shí)，反應(yīng)ni能夠自發(fā)進(jìn)行。

(3)①反應(yīng)I的正反應(yīng)是放熱反應(yīng)，所以升高溫度二氧化碳的轉(zhuǎn)化率減小，

則溫度越低轉(zhuǎn)化率越大，即T高于500C。

②CO2的變化量為1.5molX60%=0.9mol

CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)

初始量：1.5mol3mol00

變化量：0.9mol2.7mol0.9mol0.9mol

平衡量：0.6mol0.3mol0.9mol0.9mol

(4)該裝置為電解池，陽極電極材料是Fe,鐵在陽極失去電子，陽極的電極

反應(yīng)為Fe-6e-+8OH==FeOi-+4H2O,由于陽極消耗了OH,所以隨著電

解的進(jìn)行c(OlT)會(huì)逐漸降低。

1

［答案］(1)+41.19kJmoFKI/K3(2)較低溫度(3)①〉(2)0.135mol-L

200(4)陽極室Fe—6e-+8OH-=FeOi-+4H2O

3.(2019?茂名模擬)甲醛在木材加工、醫(yī)藥等方面有重要用途。甲醇直接脫

氫是工業(yè)上合成甲醛的新方法，制備過程涉及的主要反應(yīng)如下：

1

反應(yīng)I：CH3OH(g)——^HCHO(g)+H2(g)+85.2kJmoF

反應(yīng)II：CH30H(g)⑴j二HCHO(g)+H2O(g)\H2

反應(yīng)UI：H2(g)+1o2(l)=^H2O(g)

1

AH3=-241.8kJ-mol

副反應(yīng)：

1

反應(yīng)IV：CH3OH(g)+O2(g)._-CO(g)+2H2O(g)AH4=-393.0kJmol

⑴計(jì)算反應(yīng)II的反應(yīng)熱A“2=o

(2)750K下，在恒容密閉容器中，發(fā)生反應(yīng)CH30H(g)=^HCHO(g)+

H2(g),若起始?jí)簭?qiáng)為po,達(dá)到平衡時(shí)轉(zhuǎn)化率為a,則平衡時(shí)的總壓強(qiáng)p平=

(用含po和a的式子表示)；當(dāng)po=lOlkPa,測(cè)得a=50.0%,計(jì)算反應(yīng)

平衡常數(shù)/=kPa(用平衡分壓代替平衡濃度計(jì)算，分壓=總壓X物質(zhì)

的量分?jǐn)?shù)，忽略其它反應(yīng))。

(3)Na2c03是甲醇脫氫制甲醛的催化劑，有研究指出，催化反應(yīng)的部分機(jī)理

如下：

歷程i：CH3OH->H+CH2OH

歷程ii：CH20H—x-H+HCHO

歷程iii：CH2OH->3H+CO

歷程iv：H+H->H2

下圖表示一定條件下溫度對(duì)碳酸鈉催化脫氫性能的影響，回答下列問題：

555O667OO

000050007580

①從平衡角度解釋550℃-650C甲醇生成甲醛的轉(zhuǎn)化率隨溫度升高的原

因

②反應(yīng)歷程i的活化能(填或“=”)。

CH30H(g)HCHO(g)+H2(g)活化能。

③650C?750C,反應(yīng)歷程五的速率(填“>”或“=")反

應(yīng)歷程出的速率。

(4)吹脫是處理甲醛廢水的一種工藝，吹脫速率可用方程。=0.0423cmg-L-

1大一1表示(其中c為甲醛濃度)，下表為常溫下甲醛的濃度隨吹脫時(shí)間變化數(shù)據(jù)。

濃度(mg?L-i)100008000400020001000

吹脫時(shí)間(h)07233955

則當(dāng)甲醛濃度為2000mgLF時(shí)，其吹脫速率。=mg-L-^h1,分析

上表數(shù)據(jù)，起始濃度為10000mg?L-i,當(dāng)甲醛濃度降為5000mgLr時(shí)，吹脫

時(shí)間為ho

［解析］⑴根據(jù)蓋斯定律計(jì)算反應(yīng)II的反應(yīng)熱AH2=AHi+AH3=-241.8

kJ-mol-1+85.2kJ"mol-1=-156.6kJ-mol-1o

(2)若起始?jí)簭?qiáng)為po,達(dá)到平衡轉(zhuǎn)化率為a,

CH30H(g),~iHCHO(g)+H2(g)

起始量(mol):100

變化量(mol):<z<za

平衡時(shí)(mol):1—(zaa

壓強(qiáng)之比等于物質(zhì)的量之比，則po：p平=1：(1+a),p平=。0(1+“)；當(dāng)po

(而。尸

=101kPa,測(cè)得a=50.0%,計(jì)算反應(yīng)平衡常數(shù)Kp—/二----=

(7^h)2X101kPa

-------\_--------=50.5kPa

1-0.5o

1+0.5

(3)①從平衡角度可知，550℃~650°C甲醇生成甲醛的轉(zhuǎn)化率隨溫度升高

的原因是甲醇脫氫反應(yīng)為吸熱反應(yīng)，升高溫度，有利于脫氫反應(yīng)向正反應(yīng)方向進(jìn)

行。②由蓋斯定律，歷程i+歷程ii+歷程iv得CH30H(g)=^HCHO(g)+

H2(g),前兩者吸收能量，歷程iv放出能量，總反應(yīng)CH30H(g)>—HCHO(g)+

H2(g)是吸熱反應(yīng)，故歷程i的活化能小于總反應(yīng)的活化能。③由圖可知650℃~

750°C時(shí)，甲醇的轉(zhuǎn)化率變大，但甲醛的選擇性變小，反應(yīng)歷程ii的速率小于反

應(yīng)歷程道的速率。

(4)當(dāng)甲醛濃度為2000mg-L-1時(shí)，吹脫速率0=0.0423cmg-L-1-h-1=0.042

3X2000mg-L-1-h-1=84.6mgL-1^-1;根據(jù)甲醛濃度減少量和時(shí)間之間關(guān)系作

圖：

從圖中讀出當(dāng)甲醛濃度減少量為5000mg［r時(shí)，所耗時(shí)間約為16h。

［答案］(1)—156.6kJmoF1(20(1+?)50.5(3)甲醇脫氫反應(yīng)為吸熱

反應(yīng)，升高溫度，有利于脫氫反應(yīng)向正反應(yīng)方向進(jìn)行vv(4)84.616

4.(2019?瀘州二模)當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)工作時(shí)，反應(yīng)產(chǎn)生的NO尾氣是主要污染物之

一，NO的脫除方法和轉(zhuǎn)化機(jī)理是當(dāng)前研究的熱點(diǎn)。請(qǐng)回答下列問題：

(1)已知：

2NO(g)+O2(g)=2NO2(g)AHi=-113kJ-mol-1

1

6NO2(g)+O3(g)==3N2O5(g)AH2=-227kJmol

4NOz(g)+O2(g)=2N2Os(g)A%=-57kJ*mol-1

則2O3(g)==3O2(g)M反應(yīng)(填“放熱”或“吸熱”)，以上03氧

化脫除氮氧化物的總反應(yīng)是NO(g)+O3(g)=NO2(g)+O2(g)AH4=

kJmol1最后將NO2與劑反應(yīng)轉(zhuǎn)化為無污染的氣體而脫除。

(2)已知：2NO(g)+€>2(g)-—2N€>2(g)的反應(yīng)歷程分兩步：

正反應(yīng)速率方逆反應(yīng)速

步驟反應(yīng)活化能

程率方程

2NO(g).一小逆=

IEal01正=HC2(NO)

N2O2(g)(快)k2?C(N2()2)

N2O2(g)+O2(g)^^正=外逆=

IIEa2

k3?C(N2()2)?C(O2)M?C2(NO2)

2NO2(g)(慢)

①表中心、依、他、心是只隨溫度變化的常數(shù)，溫度升高將使其數(shù)值

(填“增大”或“減小”)。

②反應(yīng)I瞬間建立平衡，因此決定2NO(g)+€>2(g)-^2N€h(g)反應(yīng)速率快

慢的是反應(yīng)II,則反應(yīng)I與反應(yīng)II的活化能的大小關(guān)系為Eal邑2(填

或“=")，請(qǐng)依據(jù)有效碰撞理論微觀探析其原因

③一定溫度下，反應(yīng)2NO(g)+O2(g)-^2N€>2(g)的速率方程為P正="2

(NO)-C(O2)則左=(用左1、左2、他表示)。

(3)將一定量的Nth放入恒容密閉容器中發(fā)生下列反應(yīng):2NO2(g)；—^2NO(g)

+O2(g)測(cè)得其平衡轉(zhuǎn)化率“(NO》隨溫度變化如圖所示，從b點(diǎn)到a點(diǎn)降溫

平衡將向移動(dòng)。圖中a點(diǎn)對(duì)應(yīng)溫度下，NO2的起始?jí)簭?qiáng)為160kPa該

溫度下反應(yīng)的平衡常數(shù)Kp=(用平衡分壓代替平衡濃度計(jì)算，分壓=

總壓X物質(zhì)的量分?jǐn)?shù))。

[解析](1)已知：①2NO(g)+O2(g)=2NC)2(g)AHi=—113kJ*mol1,

1

②6NO2(g)+O3(g)=3N2€>5(g)AH2=-227kJmoF

③4NO2(g)+O2(g)=2N2C)5(g)A%=-57kJ*mol-1

根據(jù)蓋斯定律②X2—③X3得④2O3(g)=3€>2(g)AH=-283kJ-mol1,

因AH<0,所以為放熱反應(yīng)；根據(jù)蓋斯定律(①+①)+2得NO(g)+O3(g)=NO2(g)

+O2(g)AH4=[(—113k『mo「i)+(—283k『mo「)]+2=—198k『mo「，最后

將NO2與還原劑反應(yīng)轉(zhuǎn)化為無污染的氣體N2而脫除。

(2)①溫度升高化學(xué)反應(yīng)速率加快，所以溫度升高將使品、依、依、44值增

大；②反應(yīng)I反應(yīng)速率快，反應(yīng)n反應(yīng)速率慢。根據(jù)碰撞理論，活化能越低，則

在相同條件下單位體積內(nèi)活化分子數(shù)越多，有效碰撞幾率就越大，化學(xué)反應(yīng)速率

就越快。因此，反應(yīng)I與反應(yīng)n的活化能的大小關(guān)系為Eal〈Ea2,③步驟I反應(yīng)：

2NO(g)=^N2()2(g),01正=AIC2(NO),小逆=42。網(wǎng)2。2),步驟n反應(yīng)：N2O2(g)

+02(g)2N€>2(g),02正=A3C(N2O2)C(O2),步驟I反應(yīng)+步驟II反應(yīng)得總反

應(yīng)：2NO(g)+O2(g)—2NO2(g)r正=炭而力義A；3C(N2O2)c(O2)=

^^?C2(NO)-C(O2)=A;-C2(NO)-C(O2),故左=華^。

K2rt2

(3)根據(jù)反應(yīng)2NO(g)+€>2(g)==2NO2(g)AHi=~113kJmoF1為放熱反

應(yīng)，則反應(yīng)2NO2(g)^—^2NO(g)+€>2(g)為吸熱反應(yīng)，從b點(diǎn)到a點(diǎn)降溫平衡將

向左移動(dòng)。圖中a點(diǎn)對(duì)應(yīng)溫度下，Nth的起始?jí)簭?qiáng)為160kPa,設(shè)起始時(shí)NO2

的物質(zhì)的量為a,則

2N€h(g)J一2NO(g)+O2(g)

起始(mol)a00

轉(zhuǎn)化(mol)0.6a0.6a0.3a

平衡(mol)0.4a0.6a0.3a

平衡時(shí)總物質(zhì)的量為0.4a+0.6a+0.3a=1.3a,恒溫恒容條件下，壓強(qiáng)之比

等于物質(zhì)的量之比，平衡時(shí)總壓強(qiáng)為160kPa火二一=208kPa,平衡時(shí)Nth、

NO和O2的平衡分壓分別為208kPaX古=64kPa、208kPaXh=96kPa、208

kPaX7^=48kPa,/(NO)。。)962*48

Kp==108kPao

p2(NO2)

［答案］(1)放熱一198還原(2)①增大②<活化能低，同條件下單

位體積內(nèi)活化分子數(shù)多，有效碰撞幾率大，速率快③警(3)左108kPa

5.(2019?九師聯(lián)盟聯(lián)考)乙烯是合成纖維、合成橡膠、合成塑料、合成乙醇

的基本化工原料?；卮鹣铝袉栴}：

(1)乙烷裂解制備乙烯越來越受到石化企業(yè)的重視。已知部分熱化學(xué)方程式

如下：

I.C2H6(g)^^C2H4(g)+H2(g)AH1=+137kJmoF1

II.CO2(g)+H2(g)----CO(g)+H2O(g)A%=+42kJ-mol-1

III.C2H6(g)+CO2(g)C2H4(g)+CO(g)+H2O(g)AH3

1

①反應(yīng)III的\H3=kJmoFo

②若在1273K時(shí),100kPa下反應(yīng)(I)達(dá)到平衡時(shí),混合氣體中C2H4、C2H6、

H2的物質(zhì)的量分別為0.047、0.006、0.047,則乙烯的分壓為p(C2H6=

kPa；平衡常數(shù)4弋(%為以分壓表示的平衡常數(shù)，計(jì)算結(jié)果保留1位

小數(shù))。

③恒溫恒容密閉容器中進(jìn)行的反應(yīng)（II）,能說明已達(dá)到平衡狀態(tài)的是

（填字母）。

a.壓強(qiáng)不再隨時(shí)間變化

b.混合氣體密度不再隨時(shí)間變化

c.O（H2）正="CO）逆

d.單位時(shí)間內(nèi)斷裂C=O的數(shù)目與斷裂H—O的相等

④乙烷直接裂解以及與CO2耦合裂解可能發(fā)生的反應(yīng)及平衡轉(zhuǎn)化率（㈤與溫

度（。的關(guān)系分別如下圖所示，已知：a.C2H6.~^C2H4+H2；

b.C2H6+CO2.~~C2H4+CO+H2O；

c.C2H6+2CO2^^4CO+H2；

d.2C2H6+CO2^C2H4+2CO+2H2+CH4；

e.16C2H6+9CO2.-14C2H4+12CO+12H2+6H2O+CH4o

.——?——?——?——?——

420480540600660720780840

T/℃

下列說法正確的是（填字母）。

a.600℃以下，反應(yīng)a的趨勢(shì)最大

b.CO2和C2H6耦合裂解有利于提高乙烷的平衡轉(zhuǎn)化率

C.過量CO2和c2H6耦合高溫裂解，可較好防止催化劑表面結(jié)炭

d.用合適的催化劑催化CO2和C2H6耦合裂解，可提高反應(yīng)平衡常數(shù)

（2）以太陽能電池為電源，利用電解法也可實(shí)現(xiàn)CO2制備乙烯，其裝置如圖

所示。電極a為電源的（填“正極”或“負(fù)極”）,生成乙烯的電極反應(yīng)

式為_____________________________________________________

質(zhì)子交換膜

［解析］⑴①反應(yīng)IU=反應(yīng)I+反應(yīng)II,則\H3=AH1+AH2=+179kJmol

-1

②在1273K時(shí)，100kPa下反應(yīng)(I)達(dá)到平衡時(shí)，混合氣體中C2H4、C2H6、

)

H2的物質(zhì)的量分別為0.047、0.006、0.047,乙烯的分壓為p(C2H4=

X100kPa=47kPa;

0.047+006+0.047P(C2H6)=6kPa,pg)=47kPa,平衡

47kPa義47kPa

常數(shù)Kp==368.2kPa

6kPao

③反應(yīng)(H)反應(yīng)前后氣體數(shù)目不變，壓強(qiáng)一直恒定，故壓強(qiáng)不再隨時(shí)間變化

不能說明已達(dá)到平衡狀態(tài)，a錯(cuò)誤；反應(yīng)物和生成物全是氣體，由質(zhì)量守恒可知

氣體質(zhì)量不變。且恒容密閉容器，由密度=氣體質(zhì)量+容器體積，可知密度一直

恒定，故混合氣體密度不再隨時(shí)間變化不能說明已達(dá)到平衡狀態(tài)，b錯(cuò)誤。

④600°C以下，反應(yīng)e的a(C2H6)最大，故反應(yīng)e的趨勢(shì)最大，a錯(cuò)誤；d平

衡常數(shù)僅受溫度影響，催化劑不會(huì)改變平衡常數(shù)，d錯(cuò)誤。

(2)與電極a相連的電極上CO2轉(zhuǎn)化為乙烯，碳元素的化合價(jià)降低，得到電

子，發(fā)生還原反應(yīng)，作為陰極，故電極a為電源的負(fù)極，生成乙烯的電極反應(yīng)式

為2co2+12H++12e==CH2=CH2+4H2O。

［答案j⑴①+179②47368.2③cd@bc

+-

(2)負(fù)極2cCh+12H+12e=CH2=CH2+4H2O

6.(2019?臨沂模擬)氮及其化合物與人類生產(chǎn)、生活密切相關(guān)。

(1)在373K時(shí)，向體積為2L的恒容真空容器中通入0.40molNO2,發(fā)生

反應(yīng)：2NO2(g).一^N2O4(g)AH=-57.0kJ-moF^測(cè)得NO2的體積分?jǐn)?shù)

［夕(Nth)］與反應(yīng)時(shí)間⑺的關(guān)系如下表：

t/min020406080

研NO2)1.00.750.520.400.40

①0~20min內(nèi)，0網(wǎng)2。4)=mobL^min1。

2

②上述反應(yīng)中，v(NO2)=fcrc(NO2),r(N2O4)=fc2-c(N2O4),其中后、依為

速率常數(shù)，則373K時(shí)，品、42的數(shù)學(xué)關(guān)系式為-改變溫度至八時(shí)，

kx=k2,則Ti373K(填“>”或“=”)。

(2)連二次硝酸(H2N2O2)是一種二元弱酸。25℃時(shí)，向100mL0.1mol-L1

H2N2O2溶液中加入VmL0.1mol-L1NaOH溶液。(已知25℃時(shí)，連二次硝酸

的&1=10,&2=1012)

①若V=100,則所得溶液中C(H2N2€>2)c(N2€>r)(填“〈”或

“=通過計(jì)算解釋原因___________________________________

②若V=200,則