2025版高考化學(xué)二輪復(fù)習(xí)課件 主觀題突破四

主觀題突破四(分值:85分)1234561.(13分)氮及其化合物在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中有著重要應(yīng)用,減少氮的氧化物在大氣中的排放是環(huán)境保護(hù)的重要內(nèi)容之一。Ⅰ.一定條件下,用CH4催化還原可消除NO污染。已知:123456(1)N2和O2完全反應(yīng),每生成2.24L(標(biāo)準(zhǔn)狀況)NO時(shí),吸收8.9kJ的熱量,則CH4(g)+4NO(g)

2N2(g)+CO2(g)+2H2O(g)

ΔH=

kJ·mol-1;一定溫度下,往一容積不變的密閉容器中加入適量的CH4和NO,下列條件能判斷該反應(yīng)到達(dá)平衡狀態(tài)的有

(填字母)。

A.混合氣體的平均相對(duì)分子質(zhì)量不變B.v消耗(NO)=4v消耗(CO2)C.單位時(shí)間里有4nmolC—H斷開同時(shí)有4nmolO—H斷開D.混合氣體的壓強(qiáng)不變E.混合氣體的密度不變-1155.5BC123456(2)將2molNO(g)、1molO2(g)和2molHe(g)通入反應(yīng)器,在溫度T、壓強(qiáng)p條件下進(jìn)行反應(yīng)②和2NO2(g)

N2O4(g)。平衡時(shí),若O2、NO2與N2O4三者的物質(zhì)的量相等,則NO轉(zhuǎn)化率為

,反應(yīng)②平衡常數(shù)Kp=

(用含p的代數(shù)式表示)。

60%123456Ⅱ.利用如圖所示原理去除NO:(3)基態(tài)N原子中,電子占據(jù)的最高能級(jí)為

能級(jí),該能級(jí)軌道的形狀為

;電解池中陰極反應(yīng)式為

。

(4)A口每產(chǎn)生224mLO2(體積已換算成標(biāo)準(zhǔn)狀況,不考慮O2的溶解),可處理NO的物質(zhì)的量為

mol。

2p啞鈴形

0.02123456解析:(1)N2和O2完全反應(yīng),每生成2.24

L(標(biāo)準(zhǔn)狀況)NO時(shí)n(NO)==0.1

mol,吸收8.9

kJ的熱量,則生成2

mol

NO吸收熱量Q=8.9

kJ×20=178

kJ,即熱化學(xué)方程式為③N2(g)+O2(g)═2NO(g)

ΔH=+178

kJ·mol-1,根據(jù)蓋斯定律,反應(yīng)①+②-③整理可得CH4(g)+4NO(g)═2N2(g)+CO2(g)+2H2O(g)

ΔH=-1

155.5

kJ·mol-1;反應(yīng)前后氣體質(zhì)量守恒,物質(zhì)的量不變,故而平均相對(duì)分子質(zhì)量一直不變,不能作為平衡的標(biāo)志,A錯(cuò)誤。達(dá)到平衡時(shí)不同物質(zhì)按計(jì)量數(shù)成比例,B正確。同理,C正確。整個(gè)反應(yīng)過程氣體壓強(qiáng)不變,不能作為平衡的標(biāo)志,D錯(cuò)誤。反應(yīng)前后氣體質(zhì)量守恒,體積不變,故而密度不變,不能作為平衡的標(biāo)志,E錯(cuò)誤。123456123456(4)A口每產(chǎn)生224

mL

O2(體積已換算成標(biāo)準(zhǔn)狀況,不考慮O2的溶解)為0.01

mol,NO得到電子生成0價(jià)的氮?dú)?根據(jù)電子守恒可知,2NO~4e-~O2,則可處理NO的物質(zhì)的量為0.02

mol。1234562.(13分)(2024·皖豫名校聯(lián)盟一模)甲醇是重要的化工原料之一,也可用作燃料,利用合成氣(主要成分為CO、CO2和H2)可以合成甲醇,涉及的反應(yīng)如下:123456請(qǐng)回答下列問題:(1)在某催化劑作用下,反應(yīng)ⅰ的反應(yīng)歷程如圖所示(圖中數(shù)據(jù)表示微粒數(shù)目以及微粒的相對(duì)總能量,*表示吸附在催化劑上):123456①反應(yīng)ⅰ在

(填“較低”或“較高”)溫度下才能自發(fā)進(jìn)行。

②結(jié)合反應(yīng)歷程,寫出反應(yīng)ⅰ中生成甲醇的決速步驟的反應(yīng)方程式:

。

③m=

(計(jì)算結(jié)果保留兩位有效數(shù)字,已知1eV=1.6×10-22kJ)。

較低

0.95123456(2)反應(yīng)ⅰ的Arrhenius經(jīng)驗(yàn)公式Rlnk=-+C(Ea為活化能,k為速率常數(shù),R和C均為常數(shù),T為溫度),實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如圖中曲線M所示。當(dāng)改變外界條件時(shí),實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如圖中曲線N所示,則實(shí)驗(yàn)可能改變的外界條件是

。

加入更高效的催化劑

123456圖中表示CO2的平衡轉(zhuǎn)化率的曲線是

(填“m”“n”或“p”),簡(jiǎn)述判斷方法:

。

n增大壓強(qiáng),反應(yīng)ⅱ平衡正向移動(dòng),反應(yīng)ⅲ平衡不移動(dòng),則CO2的平衡轉(zhuǎn)化率和CH3OH的選擇性均增大,且CO的選擇性和CH3OH的選擇性之和為100%123456(4)有研究認(rèn)為,在某催化劑作用下反應(yīng)ⅱ先后通過反應(yīng)ⅲ、ⅰ來(lái)實(shí)現(xiàn)。保持溫度T不變,向一恒容密閉容器中充入4molCO2和8molH2,在該催化劑作用下發(fā)生反應(yīng),經(jīng)5min達(dá)到平衡,測(cè)得H2O(g)的物質(zhì)的量為3mol,起始及達(dá)平衡時(shí)容器的總壓強(qiáng)分別為1.5akPa、akPa,則從開始到平衡用H2分壓表示的平均反應(yīng)速率為

kPa·min-1(用含a的式子表示,下同,分壓=總壓×物質(zhì)的量分?jǐn)?shù));反應(yīng)ⅱ的壓強(qiáng)平衡常數(shù)Kp=

(kPa)-2(Kp為用分壓代替濃度計(jì)算的平衡常數(shù))。

1234561234561234561234561234563.(15分)(2024·湖南卷)丙烯腈(CH2=CHCN)是一種重要的化工原料。工業(yè)上以N2為載氣,用TiO2作催化劑生產(chǎn)CH2=CHCN的流程如下。123456已知:①進(jìn)料混合氣進(jìn)入兩釜的流量恒定,兩釜中反應(yīng)溫度恒定;②反應(yīng)釜Ⅰ中發(fā)生的反應(yīng)為ⅰ:HOCH2CH2COOC2H5(g)→CH2=CHCOOC2H5(g)+H2O(g)

ΔH1③反應(yīng)釜Ⅱ中發(fā)生的反應(yīng)為ⅱ:CH2=CHCOOC2H5(g)+NH3(g)→CH2=CHCONH2(g)+C2H5OH(g)

ΔH2ⅲ:CH2=CHCONH2(g)→CH2=CHCN(g)+H2O(g)

ΔH3④在此生產(chǎn)條件下,酯類物質(zhì)可能發(fā)生水解?；卮鹣铝袉栴}。(1)總反應(yīng)HOCH2CH2COOC2H5(g)+NH3(g)→CH2=CHCN(g)+C2H5OH(g)+2H2O(g)

ΔH=

(用含ΔH1、ΔH2和ΔH3的代數(shù)式表示)。

ΔH1+ΔH2+ΔH3123456(2)進(jìn)料混合氣中n(HOCH2CH2COOC2H5)∶n(C2H5OH)=1∶2,出料中四種物質(zhì)(CH2=CHCOOC2H5、CH2=CHCN、C2H5OH、H2O)的流量(單位時(shí)間內(nèi)出料口流出物質(zhì)的物質(zhì)的量)隨時(shí)間變化關(guān)系如圖。①表示CH2=CHCN的曲線是

(填“a”“b”或“c”)。

②反應(yīng)釜Ⅰ中加入C2H5OH的作用是

。

③出料中沒有檢測(cè)到CH2=CHCONH2的原因是

。

④反應(yīng)11h后,a、b、c曲線對(duì)應(yīng)物質(zhì)的流量逐漸降低的原因是

。

c降低HOCH2CH2COOC2H5的分壓,有利于反應(yīng)ⅰ正向移動(dòng),同時(shí)增大乙醇的濃度可以使酯的水解程度降低,從而提高CH2=CHCOOC2H5的產(chǎn)率CH2=CHCONH2在反應(yīng)釜Ⅱ的溫度下可徹底分解123456(3)催化劑TiO2再生時(shí)會(huì)釋放CO2,可用氨水吸收獲得NH4HCO3。現(xiàn)將一定量的NH4HCO3固體(含0.72g水)置于密閉真空容器中,充入CO2和NH3,其中CO2的分壓為100kPa,在27℃下進(jìn)行干燥。為保證NH4HCO3不分解,NH3的分壓應(yīng)不低于

kPa[已知p(H2O)=2.5×102kPa·mol-1×n(H2O),NH4HCO3分解的平衡常數(shù)Kp=4×104(kPa)3]。

(4)以CH2=CHCN為原料,稀硫酸為電解液,Sn作陰極,用電解的方法可制得Sn(CH2CH2CN)4,其陰極反應(yīng)式為

。

Sn+4CH2=CHCN+4e-+4H+═Sn(CH2CH2CN)4反應(yīng)時(shí)間過長(zhǎng),催化劑中毒活性降低,反應(yīng)速率減小,故產(chǎn)物減少123456解析:工業(yè)上以N2為載氣,用TiO2作催化劑,由HOCH2CH2COOC2H5和C2H5OH為進(jìn)料氣體生產(chǎn)CH2=CHCN,在反應(yīng)釜Ⅰ中發(fā)生反應(yīng)ⅰ:HOCH2CH2COOC2H5(g)→CH2=CHCOOC2H5(g)+H2O(g),加入NH3后,在反應(yīng)釜Ⅱ中發(fā)生反應(yīng)ⅱ:CH2=CHCOOC2H5(g)+NH3(g)→CH2=CHCONH2(g)+C2H5OH(g),反應(yīng)ⅲ:CH2=CHCONH2(g)→CH2=CHCN(g)+H2O(g),故產(chǎn)物的混合氣體中有CH2=CHCN、C2H5OH、未反應(yīng)完的CH2=CHCOOC2H5和水。(1)根據(jù)蓋斯定律,總反應(yīng)HOCH2CH2COOC2H5(g)+NH3(g)→CH2=CHCN(g)+C2H5OH(g)+2H2O(g)可以由反應(yīng)ⅰ+反應(yīng)ⅱ+反應(yīng)ⅲ得到,故ΔH=ΔH1+ΔH2+ΔH3。123456(2)①根據(jù)總反應(yīng)HOCH2CH2COOC2H5(g)+NH3(g)→CH2=CHCN(g)+C2H5OH(g)+2H2O(g),設(shè)進(jìn)料混合氣中n(HOCH2CH2COOC2H5)=1

mol,n(C2H5OH)=2

mol,出料氣中CH2=CHCOOC2H5含量很少,則生成CH2=CHCN(g)、C2H5OH(g)的物質(zhì)的量約為1

mol,生成H2O(g)的物質(zhì)的量約為2

mol,故出料氣中C2H5OH(g)的物質(zhì)的量共約3

mol,出料氣中CH2=CHCN、C2H5OH、H2O的物質(zhì)的量之比約為1∶3∶2,因此曲線c表示CH2=CHCN的曲線。②已知進(jìn)料混合氣進(jìn)入兩釜的流量恒定,反應(yīng)釜Ⅰ中發(fā)生反應(yīng)ⅰ是氣體體積增大的反應(yīng),故加入C2H5OH降低HOCH2CH2COOC2H5的分壓有利于反應(yīng)ⅰ正向移動(dòng),同時(shí)增大乙醇的濃度可以使酯的水解程度降低從而提高CH2=CHCOOC2H5的產(chǎn)率。123456③丙烯酰胺(CH2=CHCONH2)的分解溫度為160~170

℃,出料中沒有檢測(cè)到CH2=CHCONH2的原因是CH2=CHCONH2在反應(yīng)釜Ⅱ的溫度下可徹底分解。④反應(yīng)11

h后,a、b、c曲線對(duì)應(yīng)物質(zhì)的流量逐漸降低的原因是反應(yīng)時(shí)間過長(zhǎng),催化劑中毒活性降低,反應(yīng)速率減小,故產(chǎn)物減少。123456(3)0.72

g水的物質(zhì)的量為0.04

mol,故p(H2O)=2.5×102

kPa·mol-1×n(H2O)=10

kPa,NH4HCO3分解的化學(xué)方程式為NH4HCO3(s)

NH3(g)+CO2(g)+H2O(g),故NH4HCO3分解的平衡常數(shù)Kp=p(NH3)·p(CO2)·p(H2O)=4×104(kPa)3,解得p(NH3)=40

kPa,故為保證NH4HCO3不分解,NH3的分壓應(yīng)不低于40

kPa。(4)Sn(CH2CH2CN)4是有機(jī)化合物,在水中不電離,以CH2=CHCN為原料,稀硫酸為電解液,Sn作陰極,用電解的方法可制得Sn(CH2CH2CN)4,故陰極的電極反應(yīng)式為Sn+4CH2=CHCN+4e-+4H+═Sn(CH2CH2CN)4。1234564.(15分)(2024·江蘇南京一模)“碳中和”目標(biāo)如期實(shí)現(xiàn)的關(guān)鍵技術(shù)之一是CO2的資源化再利用。(1)氨的飽和食鹽水捕獲CO2是其利用的方法之一,反應(yīng)原理為:NaCl(aq)+NH3(g)+CO2(g)+H2O(l)═NaHCO3(s)+NH4Cl(aq)。該反應(yīng)常溫下能自發(fā)進(jìn)行的原因是

。

反應(yīng)ΔH<0123456(2)XO基摻雜Na2CO3形成XO-Na2CO3(X=Mg、Ca、Cd等),能用于捕獲CO2,原理如圖所示。已知陽(yáng)離子電荷數(shù)越高、半徑越小,陰離子越易受其影響而分解。①X=Ca時(shí),再生的化學(xué)方程式為

。

②X=Mg相比X=Ca,其優(yōu)點(diǎn)有

。

Na2Ca(CO3)2CaO-Na2CO3+CO2↑等質(zhì)量的MgO和CaO相比,MgO吸收的CO2的量多;Ca2+和Mg2+電荷數(shù)相等、Mg2+半徑小,再生時(shí)MgCO3分解溫度低,更節(jié)能123456(3)催化電解吸收CO2的KOH溶液可將CO2轉(zhuǎn)化為有機(jī)物。①

在陰極放電生成CH3COO-的電極反應(yīng)式為

。

②堿性溶液有利于抑制陰極上副產(chǎn)物的產(chǎn)生,該副產(chǎn)物的化學(xué)式為

。

H2123456(4)在催化劑作用下,以CO2和H2為原料合成CH3OH,主要反應(yīng)為:反應(yīng)Ⅰ:CO2(g)+3H2(g)═CH3OH(g)+H2O(g)

ΔH1=-49kJ·mol-1反應(yīng)Ⅱ:CO2(g)+H2(g)═CO(g)+H2O(g)

ΔH2=+41kJ·mol-1保持壓強(qiáng)3MPa,將起始n(CO2)∶n(H2)=1∶3的混合氣體勻速通過裝有催化劑的反應(yīng)管,測(cè)得出口處CO2的轉(zhuǎn)化率和甲醇的選擇性

與溫度的關(guān)系如圖1、圖2所示。123456①隨著溫度的升高,CO2轉(zhuǎn)化率增大、但甲醇選擇性降低的原因是

。

②假設(shè)定義催化劑催化效率×100%,計(jì)算340℃時(shí)三種催化劑的催化效率之比η(In2O3)∶η(Mg/In2O3)∶η(Mn/In2O3)=______________(寫出計(jì)算過程)。

隨著溫度升高,反應(yīng)Ⅰ和反應(yīng)Ⅱ速率加快,消耗的CO2增多。反應(yīng)Ⅰ的ΔH<0,反應(yīng)Ⅱ的ΔH>0,隨著溫度升高,反應(yīng)Ⅰ正向進(jìn)行程度小,反應(yīng)Ⅱ正向進(jìn)行程度大,CO2轉(zhuǎn)化率升高、但CH3OH選擇性降低18∶20∶15123456解析:(1)該反應(yīng)為熵減的反應(yīng),該反應(yīng)常溫下能自發(fā)進(jìn)行,反應(yīng)ΔH<0。(2)①X=Ca時(shí),Na2Ca(CO3)2加熱生成CaO-Na2CO3和CO2,再生的化學(xué)方程式為Na2Ca(CO3)2

CaO-Na2CO3+CO2↑或Na2Ca(CO3)2CaO+Na2CO3+CO2↑;②已知陽(yáng)離子電荷數(shù)越高、半徑越小,陰離子越易受其影響而分解,所以X=Mg相比X=Ca,其優(yōu)點(diǎn)有等質(zhì)量的MgO和CaO相比,MgO吸收的CO2的量多;Ca2+和Mg2+電荷數(shù)相等、Mg2+半徑小,再生時(shí)MgCO3分解溫度低,更節(jié)能。123456(4)①隨著溫度升高,反應(yīng)Ⅰ和反應(yīng)Ⅱ速率加快,消耗的CO2增多。反應(yīng)Ⅰ的ΔH<0,反應(yīng)Ⅱ的ΔH>0,隨著溫度升高,反應(yīng)Ⅰ正向進(jìn)行程度小,反應(yīng)Ⅱ正向進(jìn)行程度大,CO2轉(zhuǎn)化率升高、但CH3OH選擇性降低;②由圖可知,340

℃時(shí)In2O3、Mg/In2O3、Mn/In2O3的CO2的轉(zhuǎn)化率分別為12%、10%和5%,In2O3、Mg/In2O3、Mn/In2O3甲醇的選擇性分別為15%、20%和30%,所以η(In2O3)∶η(Mg/In2O3)∶η(Mn/In2O3)=(12%×15%)∶(10%×20%)∶(5%×30%)=18∶20∶15。1234565.(15分)(2024·全國(guó)甲卷)甲烷轉(zhuǎn)化為多碳化合物具有重要意義。一種將甲烷溴化再偶聯(lián)為丙烯(C3H6)的研究所獲得的部分?jǐn)?shù)據(jù)如下?；卮鹣铝袉栴}:(1)已知如下熱化學(xué)方程式:CH4(g)+Br2(g)═CH3Br(g)+HBr(g)

ΔH1=-29kJ·mol-13CH3Br(g)═C3H6(g)+3HBr(g)

ΔH2=+20kJ·mol-1計(jì)算反應(yīng)3CH4(g)+3Br2(g)═C3H6(g)+6HBr(g)的ΔH=

kJ·mol-1。-67123456(2)CH4與Br2反應(yīng)生成CH3Br,部分CH3Br會(huì)進(jìn)一步溴化。將8mmolCH4和8mmolBr2通入密閉容器,平衡時(shí),n(CH4)、n(CH3Br)與溫度的關(guān)系見下圖(假設(shè)反應(yīng)后的含碳物質(zhì)只有CH4、CH3Br和CH2Br2)。(ⅰ)圖中CH3Br的曲線是

(填“a”或“b”)。

(ⅱ)560℃時(shí),CH4的轉(zhuǎn)化率α=

,n(HBr)=

mmol。

(ⅲ)560℃時(shí),反應(yīng)CH3Br(g)+Br2(g)═CH2Br2(g)+HBr(g)的平衡常數(shù)K=

。

a80%7.810.92123456(3)少量I2可提高生成CH3Br的選擇性。500℃時(shí),分別在有I2和無(wú)I2的條件下,將8mmolCH4和8mmolBr2通入密閉容器,溴代甲烷的物質(zhì)的量(n)隨時(shí)間(t)的變化關(guān)系見下圖。(ⅰ)在11~19s之間,有I2和無(wú)I2時(shí)CH3Br的生成速率之比

=

。(ⅱ)從圖中找出I2提高了CH3Br選擇性的證據(jù):

。

3∶25s以后有I2催化的CH2Br2的含量逐漸降低,有I2催化的CH3Br的含量陡然上升123456(ⅲ)研究表明,I2參與反應(yīng)的可能機(jī)理如下:①I2(g)═·I(g)+·I(g)②·I(g)+CH2Br2(g)═IBr(g)+·CH2Br(g)③·CH2Br(g)+HBr(g)═CH3Br(g)+·Br(g)④·Br(g)+CH4(g)═HBr(g)+·CH3(g)⑤·CH3(g)+IBr(g)═CH3Br(g)+·I(g)⑥·I(g)+·I(g)═I2(g)根據(jù)上述機(jī)理,分析I2提高CH3Br選擇性的原因:

。

I2的投入消耗了部分CH2Br2,使得消耗的CH2Br2發(fā)生反應(yīng)生成了CH3Br123456解析:(1)將第一個(gè)熱化學(xué)方程式命名為①,將第二個(gè)熱化學(xué)方程式命名為②。根據(jù)蓋斯定律,將方程式①乘以3再加上方程式②,即①×3+②,得熱化學(xué)方程式3CH4(g)+3Br2(g)═C3H6(g)+6HBr(g)的ΔH=-29

kJ·mol-1×3+20

kJ·mol-1=-67

kJ·mol-1。123456123456(ⅱ)從圖中可以看出,大約5

s以后有I2催化的CH2Br2的含量逐漸降低,有I2催化的CH3Br的含量陡然上升,因此,可以利用此變化判斷I2提高了CH3Br的選擇性。(ⅲ)根據(jù)反應(yīng)機(jī)理可知,I2的投入消耗了部分CH2Br2,同時(shí)也消耗了部分HBr,使得消耗的CH2Br2發(fā)生反應(yīng)生成了CH3Br,提高了CH3Br的選擇性。1234566.(14分)(2024·安徽卷)乙烯是一種用途廣泛的有機(jī)化工原料。由乙烷制乙烯的研究備受關(guān)注?；卮鹣铝袉栴}:【乙烷制乙烯】(1)C2H6氧化脫氫反應(yīng):2C2H6(g)+O2(g)═2C2H4(g)+2H2O(g)

ΔH1=-209.8kJ·mol-1C2H6(g)+CO2(g)═C2H4(g)+H2O(g)+CO(g)

ΔH2=+178.1kJ·mol-1計(jì)算:2CO(g)+O2(g)═2CO2(g)

ΔH3=

kJ·mol-1

-566123456(2)C2H6直接脫氫反應(yīng)為C2H6(g)═C2H4(g)+H2(g)

ΔH4,C2H6的平衡轉(zhuǎn)化率與溫度和壓強(qiáng)的關(guān)系如圖所示,則ΔH4

(填“>”“<”或“=”)0。結(jié)合圖。下列條件中,達(dá)到平衡時(shí)轉(zhuǎn)化率最接近40%的是

(填字母)。

a.600℃,0.6MPab.700℃,0.7MP