2023届高三化学高考备考一轮复习 第二十三专题化学反应原理综合测试题.docx

1、2023高考一轮复习 第二十三专题 化学反应原理综合 测试题榆次一中 李金虎1(2022全国甲卷) 金属钛(Ti)在航空航天、医疗器械等工业领域有着重要用途，目前生产钛的方法之一是将金红石(TiO2)转化为TiCl4，再进一步还原得到钛。回答下列问题：(1) TiO2转化为TiCl4有直接氯化法和碳氯化法。在1000时反应的热化学方程式及其平衡常数如下：()直接氯化：()碳氯化：反应的为_，Kp=_Pa。碳氯化的反应趋势远大于直接氯化，其原因是_。对于碳氯化反应：增大压强，平衡_移动(填“向左”“向右”或“不”)；温度升高，平衡转化率_(填“变大”“变小”或“不变”)。(2)在，将TiO2、C

2、、Cl2以物质的量比12.22进行反应。体系中气体平衡组成比例(物质的量分数)随温度变化的理论计算结果如图所示。反应的平衡常数_。图中显示，在平衡时TiO2几乎完全转化为TiCl4，但实际生产中反应温度却远高于此温度，其原因是 。(3) TiO2碳氯化是一个“气固固”反应，有利于“固固”接触的措施是 。2 (2022全国乙卷)油气开采、石油化工、煤化工等行业废气普遍含有的硫化氢，需要回收处理并加以利用。回答下列问题：(1)已知下列反应的热化学方程式：2H2S(g)+3O2(g)2SO2(g)+2H2O(g)H11036kJ/mol4H2S(g)+2SO2(g)3S2(g)+4H2O(g)H29

3、4kJ/mol2H2(g)+O2(g)2H2O(g)H3484kJ/mol计算H2S 热分解反应2H2S(g)S2(g)+2H2(g)的H4=_ kJ/mol。(2)较普遍采用的H2S处理方法是克劳斯工艺。即利用反应和生成单质硫。另一种方法是：利用反应高温热分解H2S。相比克劳斯工艺，高温热分解方法的优点是 ，缺点是 。(3)在1470K、100kPa反应条件下，将n(H2S) : n(Ar)1:4的混合气进行H2S热分解反应。平衡时混合气中H2S与H2的分压相等，H2S平衡转化率为_，平衡常数Kp=_kPa。(4)在1373K、100kPa 反应条件下，对于n(H2S) : n(Ar) 分别

4、为 4:1、1:1、1:4、1:9、1:19的H2SAr混合气，热分解反应过程中H2S转化率随时间的变化如下图所示。n(H2S) : n(Ar) 越小，H2S平衡转化率_，理由是 。n(H2S) : n(Ar)1:9对应图中曲线_，计算其在0-0.1s之间，H2S分压的平均变化率为_ kPas-1。3 (2022山东日照模拟)氢能是一种理想的绿色能源，一种太阳能两步法甲烷蒸气重整制氢原理合成示意图如下：(1)第步：NiFe2O4(s)CH4(g)NiO(s)2FeO(s)CO(g)2H2(g)H1a kJmol1。总反应可表示为：CH4(g)H2O(g)CO(g)3H2(g)H2b kJmol

5、1。写出第步反应的热化学方程式：_。(2)实验测得分步制氢比直接利用CH4和H2O(g)反应具有更高的反应效率，原因_。(3)第、步反应的lg KpT图像如下。由图像可知a_b(填“大于”或“小于”)，1 000 时，第步反应的化学平衡常数K_，测得该温度下第步反应平衡时CH4的平衡分压p(CH4)4.0 kPa，则平衡混合气体中H2的体积分数为_(保留一位小数)。(4)第步反应产生的合成气(CO和H2的混合气体)可用于FT合成(以合成气为原料在催化剂和适当条件下合成碳氢化合物的工艺过程)。合成碳氢化合物时易发生副反应：COH2O(g)CO2H2，如图为相同条件下用不同催化剂在不同时间段测得反

6、应体系内CO2的体积分数，据此应选择的催化剂是_(填“”或“”)，选择的依据是_。4 (2022东北师大附中模拟)温室气体让地球发烧，倡导低碳生活，是一种可持续发展的环保责任，将CO2应用于生产中实现其综合利用是目前的研究热点。.在催化作用下由CO2和CH4转化为CH3COOH的反应历程示意图如图。在合成CH3COOH的反应历程中，下列有关说法正确的是_(填字母)。a该催化剂使反应的平衡常数增大bCH4CH3COOH过程中，有CH键断裂和CC键形成c生成乙酸的反应原子利用率100%dHE2E1.以CO2、C2H6为原料合成C2H4涉及的主要反应如下：CO2(g)C2H6(g)C2H4(g)H2

7、O(g)CO(g)H177 kJmol1(主反应)C2H6(g)CH4(g)H2(g)C(s) H9 kJmol1(副反应)(1)主反应的反应历程可分为如下两步，反应过程中能量变化如图1所示：.C2H6(g)C2H4(g)H2(g) H1136 kJmol1.H2(g)CO2(g)H2O(g)CO(g)H2H2_，主反应的决速步骤为_(填“反应”或“反应”)。(2)向恒压密闭容器中充入CO2和C2H6，温度对催化剂KFeMn/Si2性能的影响如图2所示，工业生产中主反应应选择的温度是_。(3)在一定温度下的密闭容器中充入一定量的CO2和C2H6，固定时间测定不同压强下C2H4的产率如图3所示，

8、p1压强下a点反应速率：v(正)_v(逆)。(4)某温度下，在0.1 MPa恒压密闭容器中充入等物质的量的CO2和C2H4，只发生主反应，达到平衡时C2H4的物质的量分数为20%，该温度下反应的平衡常数Kp_(用平衡分压代替平衡浓度计算，分压总压物质的量分数)。5 (2021全国乙卷)一氯化碘(ICl)是一种卤素互化物，具有强氧化性，可与金属直接反应，也可用作有机合成中的碘化剂。回答下列问题：(1)历史上海藻提碘中得到一种红棕色液体，由于性质相似，Liebig误认为是ICl，从而错过了一种新元素的发现，该元素是_。(2)氯铂酸钡(BaPtCl6)固体加热时部分分解为BaCl2、Pt和Cl2,3

9、76.8 时平衡常数Kp1.0104 Pa2，在一硬质玻璃烧瓶中加入过量BaPtCl6，抽真空后，通过一支管通入碘蒸气(然后将支管封闭)。在376.8 ，碘蒸气初始压强为20.0 kPa。376.8 平衡时，测得烧瓶中压强为32.5 kPa，则pICl_kPa，反应2ICl(g)=Cl2(g)I2(g)的平衡常数K_(列出计算式即可)。(3)McMorris测定和计算了在136180 范围内下列反应的平衡常数Kp：2NO(g)2ICl(g)2NOCl(g)I2(g)Kp12NOCl(g)2NO(g)Cl2(g)Kp2得到lg Kp1和lg Kp2均为线性关系，如下图所示：由图可知，NOCl分解

10、为NO和Cl2反应的H_0(填“大于”或“小于”)。反应2ICl(g)=Cl2(g)I2(g)的K_(用Kp1、Kp2表示)；该反应的H_0(填“大于”或“小于”)，写出推理过程： _。 (4)Kistiakowsky曾研究了NOCl光化学分解反应，在一定频率()光的照射下机理为：NOClhNOCl* NOClNOCl*2NOCl2其中h表示一个光子能量，NOCl*表示NOCl的激发态。可知，分解1 mol的NOCl需要吸收_mol光子。6(2021全国甲卷)二氧化碳催化加氢制甲醇，有利于减少温室气体二氧化碳。回答下列问题：(1)二氧化碳加氢制甲醇的总反应可表示为：CO2(g)3H2(g)=C

11、H3OH(g)H2O(g)该反应一般认为通过如下步骤来实现：CO2(g)H2(g)=CO(g)H2O(g) H141 kJmol1CO(g)2H2(g)=CH3OH(g) H290 kJmol1总反应的H_kJmol1；若反应为慢反应，下列示意图中能体现上述反应能量变化的是_(填标号)，判断的理由是_。(2)合成总反应在起始物n(H2)/n(CO2)3时，在不同条件下达到平衡，设体系中甲醇的物质的量分数为x(CH3OH)，在t250 下的x(CH3OH)p、在p5105 Pa下的x(CH3OH)t如图所示。用各物质的平衡分压表示总反应的平衡常数，表达式Kp_；图中对应等压过程的曲线是_，判断的

12、理由是_；当x(CH3OH)0.10时，CO2的平衡转化率_，反应条件可能为_或_。7 (2021山东临沂高三二模)氮的氧化物是造成大气污染的主要物质。研究它们的反应机理，对于消除环境污染有重要意义。(1)在一定条件下，向某2 L密闭容器中分别投入一定量的NH3、NO发生反应：4NH3(g)6NO(g)5N2(g)6H2O(g)，其他条件相同时，在甲、乙两种催化剂的作用下，NO的转化率与温度的关系如图所 示。工业上应选择催化剂_(填“甲”或“乙”)。M点是否为对应温度下NO的平衡转化率，判断理由是_。温度高于210 时，NO转化率降低的原因可能是_。(2)已知：NO2(g)SO2(g)NO(g

13、)SO3(g)H”“”或“”)。8 (2021重庆高三三模)碳以及碳的化合物在生活中应用广泛。利用CO2合成甲醇不仅能够使二氧化碳得到有效合理的利用，也能解决日益严重的能源危机。由CO2合成甲醇的过程可能涉及如下反应：反应：CO2(g)3H2(g)CH3OH(g)H2O(g)H149.58 kJmol1反应：CO2(g)H2(g)CO(g)H2O(g)H241.19 kJmol1反应：CO(g)2H2(g)CH3OH(g)H3回答下列问题：(1)将一定量的H2和CO2充入恒容密闭容器中并加入合适的催化剂，发生反应、。测得不同温度下体系达到平衡时CO2的转化率(a)及甲醇的产率(b)如图所示。该

14、反应达到平衡后，为同时提高反应速率和甲醇的生成量，以下措施一定可行的是_(填字母)。A改用高效催化剂B升高温度C分离出甲醇 D增加CO2浓度据图判断，当温度高于260 后，CO的浓度随着温度的升高而_(填“增大”“减小”“不变”或“无法判断”)，其原因是_。(2)一定条件下，在2 L的恒容密闭容器中充入一定量的H2和CO2 (假设仅发生反应)。测得在反应物起始投入量不同时，CO2的平衡转化率与温度的关系如图所示。反应物起始投入量：曲线：n(H2)3 mol，n(CO2)1.5 mol 曲线：n(H2)3 mol，n(CO2)2 mol根据图中数据判断，要使CO2平衡转化率大于40%，以下条件中

15、最合理的是_。An(H2)3 mol，n(CO2)2.5 mol；550 KBn(H2)3 mol，n(CO2)1.6 mol；550 KCn(H2)3 mol，n(CO2)1.9 mol；600 KDn(H2)3 mol，n(CO2)1.5 mol；650 K请选择图中数据计算500 K时反应的平衡常数K_。9 (2021河南郑州高三一模)甲烷和CO2是主要的温室气体，高效利用甲烷和CO2对缓解大气变暖有重要意义。(1)将一定量的甲烷和氧气混合发生反应：2CH4(g)O2(g)2CO(g)4H2(g)，其他条件相同，在甲、乙两种不同催化剂作用下，相同时间内测得CH4转化率与温度变化的关系如图

16、1所示。某同学判断c点一定没有达到平衡状态，他的理由是_。(2)CO2通过催化加氢可以合成乙醇，其反应原理为2CO2(g)6H2(g)C2H5OH(g)3H2O(g)Hb；1 000 时，第步反应的平衡常数为10110；1 000 时，第步反应的平衡常数为1031 000，体系中CO和H2的体积比为12，即p(H2)2p(CO)，平衡常数Kp，即1 000，解得p(CO)10 kPa，p(H2)20 kPa，氢气的体积分数为100%58.8%。(4)由图可知，相同条件下催化剂对二氧化碳的抑制能力比催化剂要好，能减少副产物的产生。4.答案：.bc. (1)41反应(2)800 (3)(4)0.0

17、2解析：.平衡常数只与温度有关系，该催化剂不能使反应的平衡常数增大，a错误；根据示意图可知CH4CH3COOH过程中，有CH键断裂和CC键形成，b正确；化学方程式为CO2CH4CH3COOH，所以生成乙酸的反应原子利用率为100%，c正确；根据示意图可知HE1E2，d错误。.(1)已知：CO2(g)C2H6(g)C2H4(g)H2O(g)CO(g)H177 kJmol1C2H6(g)C2H4(g)H2(g)H1136 kJmol1根据盖斯定律可知前者减去后者即得到H2(g)CO2(g)H2O(g)CO(g)H241 kJmol1 ，根据图像可知第二步反应的活化能大，则主反应的决速步骤为反应。(

18、2)根据示意图可知800 时乙烯的选择性、反应物的转化率都是最大的，所以工业生产中主反应应选择的温度是800 。(3)a点在曲线上方，此时乙烯的产率高于曲线上的平衡产率，说明此时反应逆向进行，因此p1压强下a点反应速率：v(正)T，即|lg Kp1(T)lg Kp1(T)|lg Kp1(T)lg Kp1(T)则：lgKp2(T)Kp1(T)lgKp2(T)Kp1(T)，即K(T)K(T)，因此该反应正反应为吸热反应，即H大于0 (4)0.5解析：(1)红棕色液体，推测为溴单质，因此错过发现的元素是溴(或Br)；(2)由题意玻376.8时璃烧瓶中发生两个反应：(s)(s)+(s)+2(g)、Cl

19、2(g)+I2(g)2ICl(g)。(s)(s)+(s)+2(g)的平衡常数，则平衡时p2(Cl2)=，平衡时p(Cl2)=100Pa，设到达平衡时I2(g)的分压减小pkPa，则，376.8平衡时，测得烧瓶中压强为，则0.1+20.0+p=32.5，解得p=12.4，则平衡时2p=212.4kPa=24.8kPa；则平衡时，I2(g)的分压为(20.0-p)kPa=7.6kPa=7.6103Pa，24.8kPa=24.8103Pa，p(Cl2)=0.1kPa=100Pa，因此反应的平衡常数K=；(3)结合图可知，温度越高，越小，lgKp2越大，即Kp2越大，说明升高温度平衡正向移动，则NOC

20、l分解为NO和反应的大于0；.+得，则K=；该反应的大于0；推理过程如下：设，即，由图可知：则：，即，因此该反应正反应为吸热反应，即大于0；(4).+得总反应为2NOCl+hv=2NO+Cl2，因此2molNOCl分解需要吸收1mol光子能量，则分解1mol的NOCl需要吸收0.5mol光子。6.答案：(1)49AH1为正值，H2和H为负值，反应的活化能大于反应的(2)b总反应H0，升高温度时平衡向逆反应方向移动，甲醇的物质的量分数变小33.3%5105 Pa，210 9105 Pa,250 解析：(1)二氧化碳加氢制甲醇的总反应可表示为：CO2(g)3H2(g)=CH3OH(g)H2O(g)

21、，该反应一般认为通过如下步骤来实现：CO2(g)H2(g)=CO(g)H2O(g) H141 kJmol1，CO(g)2H2(g) = CH3OH(g) H290 kJmol1，根据盖斯定律可知，+可得二氧化碳加氢制甲醇的总反应为： ；该反应总反应为放热反应，因此生成物总能量低于反应物总能量，反应为慢反应，因此反应的活化能高于反应，同时反应的反应物总能量低于生成物总能量，反应的反应物总能量高于生成物总能量，因此示意图中能体现反应能量变化的是A项，故答案为：-49；A；H1为正值，H2为和H为负值，反应的活化能大于反应的。(2)二氧化碳加氢制甲醇的总反应为CO2(g)3H2(g)=CH3OH(g

22、)H2O(g)，因此利用各物质的平衡分压表示总反应的平衡常数，表达式Kp=，故答案为：。该反应正向为放热反应，升高温度时平衡逆向移动，体系中将减小，因此图中对应等压过程曲线是b，故答案为：b；总反应Hm2m3。升高温度，平衡逆向移动，二氧化碳和氢气的含量增大，乙醇、水的含量减小，水的含量是乙醇的3倍，所以曲线b代表乙醇，曲线a代表水，曲线c代表H2，曲线d代表CO2，m3，设起始时H2为9 mol，则CO2为3 mol，平衡时C2H5OH为x mol，H2O为3x mol，列三段式：2CO2(g)6H2(g)C2H5OH(g)3H2O(g)起始量/mol 3 9 00变化量/mol 2x 6x

23、 x3x平衡量/mol 32x 96x x3x96x3x，解得x1，平衡常数Kp，p(CO2)p，p(H2)p，p(C2H5OH)p，p(H2O)p，Kp。10.答案：(1)54A该反应为吸热反应，温度越低，平衡常数越小CC点CO2的体积分数大于相同温度、100 kPa下平衡时的CO2的体积分数，则压强大于100 kPa，A、B点CO2的体积分数小于相同温度、100 kPa下平衡时的CO2的体积分数，则压强小于100 kPa解析：(1)初始组成n(CH4)n(CO2)11，不妨设n(CH4)n(CO2)1 mol，设T1、100 kPa下，平衡时n(CH4)x mol，列三段式有CH4(g)C

24、O2(g)2CO(g)2H2(g)起始/mol1100转化/molxx 2x 2x平衡/mol1x 1x2x 2x据图可知平衡时CO2的体积分数为30%，所以有30%，解得x0.25，所以平衡时气体总物质的量为2 mol0.25 mol22.5 mol，n(平衡时气体)n(初始气体)2.5 mol2 mol54；平衡时p(CH4)p(CO2)100 kPa30 kPa，p(CO)p(H2)100 kPa20 kPa，所以Kp。该反应焓变大于0，为吸热反应，温度越低，平衡常数越小，所以A点对应的平衡常数最小；该反应为气体系数之和增大的反应，相同温度下，增大压强，平衡逆向移动，CO2的体积分数增大，A、B两点CO2的体积分数均小于相同温度、压强为100 kPa下平衡时CO2的体积分数，说明压强小于100 kPa，而C点大于相同温度、压强为100 kPa下平衡时CO2的体积分数，说明压强大于100 kPa，所以C点压强最大。(2)据图可知，75 min后催化剂目数越大，CH4转化率越大，因为催化剂目数越大，颗粒越小，表面积越大，原料气与催化剂的接触更加充分，反应更完全。