专题08原理必得专练22题-2022高考化学考前必杀300题(广东卷).docx
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1、2022广东高考考前必得分原理专练(22T)1中国科学家为实现“碳中和”目标而不断努力,以为原料合成甲烷、乙醇等能源物质具有良好的发展前景。(1)在固体催化表面加氢合成甲烷过程中发生以下两个反应:主反应:副反应:已知,则燃烧的热化学方程式_500时,向1L恒容密闭容器中充入和,初始压强为p,20min时主、副反应都达到平衡状态,测得,体系压强为,则020min内,_,平衡时选择性=_(选择性= 100,保留3位有效数字)。(2)已知催化加氢合成乙醇的反应原理为:,设m为起始时的投料比,即。图1中投料比相同,温度从高到低的顺序为_。图2中、从大到小的顺序为_。该反应的Arrhenius经验公式的
2、实验数据如图3中曲线a所示,已知Arhenius经验公式(为活化能,k为速率常数,R和C为常数)。则该反应的活化能_。当改变外界条件时,实验数据如图3中的曲线b所示,则实验可能改变的外界条件是_。2乙烯是现代工业的重要原材料,中科院设计完成了在催化剂作用下氧化制取的新路径,发生的主要化学反应有:.回答下列问题:(1)根据盖斯定律,反应的_。(2)一定条件下,向容积为1.0L的容器中通入和发生上述反应,测得乙烷的平衡转化率、乙烯的选择性与温度、压强的关系如图所示。(乙烯的选择性=)则X代表_(填“温度”或“压强”);_(填“”或“”),M点反应的平衡常数为_(结果保留2位有效数字)。(3)T时,
3、向容积为2L的某刚性容器中通入2molC2H6、2molCO2混合气体,若仅发生反应,达到平衡时,C2H4的体积分数为20。测得,其中k正、k逆为速率常数,则k逆=_(用Kc和k正表示),k正=,则平衡时正=_。(4)由水煤气在一定条件下也可制备乙烯,反应方程式为:,下图为分别在不同温度、不同催化剂下,保持其它初始条件不变,重复实验,在相同时间内测得CO转化率与温度的关系。在催化剂乙作用下,图中M点对应的速率v正_v逆(填“”、“”或“=”),理由是_。3I.氢气是一种清洁能源,水煤气变换反应的制氢原理为:,回答下列问题:(1)水煤气变换部分基元反应如下:基元反应活化能Ea(eV)反应热H(e
4、V)0-1.730.81-0.41第步基元反应逆反应的活化能为_eV。(2)某研究所探究CuO/的系列催化剂(包括C/Z-120、C/Z-250、C/Z-350、C/Z-450)在水煤气变换反应中的催化活性。常压下,原料气在不同温度下相同时间内CO的转化率如图:工业生产中应选择的最佳反应条件为_。C/Z-120曲线先上升后下降的原因_。II.长征运载火箭推进剂为和。(3)在t、pMPa下,将(g)和物质的量分数为m%的(g)通入反应器:,一段时间后完全反应,反应达平衡,与的体积比为1:2,则反应的平衡常数_MPa。(4)T时,该反应正、逆反应速率与浓度的关系为:,(、这是速率常数)。图中表示的
5、线是_(填“m”或“n”)T时,向刚性容器中充入一定量气体,平衡后测得为1.0,则平衡时,=_(用含a的表达式表示)。T时,向2L的容器中充入5mol气体和1mol气体,此时_(填“”、“”或“=”)。4温室气体的利用是当前环境和能源领域的研究热点。ICH4与CO2、H2O重整制合成气的反应如下:iCH4(g)+CO2(g)2CO(g)+2H2(g)iiCH4(g)+H2O(g)CO(g)+3H2(g)iiiCO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)已知反应和的平衡常数的自然对数lnKp与温度的关系如图1所示。(1)i.CH4(g)+CO2(g)2CO(g)+2H2(g)H_0(填“”或
6、“”)(2)分别在不同压强下,向VL密闭容器中按照n(CO):n(CH4):n(H2O)=l:l:1投料,实验测得平衡时随温度的变化关系如图2所示。压强p1、p2、p3由大到小的顺序为_。压强为p2时,随着温度升高,先增大后减小。解释原因_。II向密闭容器中充入一定量的CH4(g)和NO(g),保持总压为100kPa发生反应:CH4(g)+4NO(g) 2N2(g)+CO2(g)+2H2O(g)H0。已知=1时NO平衡转化率、T3K下NO平衡转化率的关系曲线如图3所示。(3)曲线_(填“I”或“II”)表示T3K下NO平衡转化率的关系;Tl_T2(填“”或“”)。(4)在=1、T3K下,该反应
7、平衡时N2的体积分数为_。已知:该反应的标准平衡常数,其中p为标准压强,p=100kPa,p(CH4)、p(NO)、p(CO2)、p(N2)和p(H2O)为各组分的平衡分压,则该温度下该反应的标准平衡常数K=_(p分=p总物质的量分数)。5甲基叔丁基醚(MTBE)是一种高辛烷值汽油添加剂,可由甲醇和异丁烯(以IB表示)在催化剂作用下合成:CH3OH(g)+IB(g)MTBE(g)H。回答下列问题:(1)反应过程中反应物首先被催化剂吸附,再经历过渡态,最终得到产物,相对能量与反应历程的关系如图1所示(其中N1表示甲醇和异丁烯同时被吸附,N2表示甲醇先被吸附,N,表示异丁烯先被吸附),该反应的H=
8、_kJmol-1,下列说法错误的是_。A过渡态1比另两种过渡态稳定B三种反应历程中,N3反应速率最快C降低温度和增大压强都有利于提高反应物平衡转化率D起始投料在刚性容器中分别采用三种途径反应相同时间,三种途径MTBE的产率一定相同(2)向刚性密闭容器中充入等物质的量的甲醇和异丁烯,在催化剂作用下,分别在T1和T2两个温度反应,异丁烯的转化率随时间的变化关系如图2所示。T2时,反应90min后到达点B,此时甲醇的体积分数为_(保留3位有效数字)A、B、M三点中,正反应速率最大的是_,逆反应速率最小的是_。比较A、B、M三点的平衡常数K(A)、K(B)、K(M),从大到小的顺序是_。已知对于反应d
9、D(g)+eE(g)gG(g)+hH(g),标准平衡常数K=,其中PG、PH、PD、PE为各组分的平衡分压,分压=总压该组分物质的量分数,p=100kPa。在T1时,将等物质的量的甲醇和异丁烯充入恒容密闭容器中(初始压强为200kPa),甲醇的平衡分压为_,反应的标准平衡常数K=_。6CO、CO2加氢有利于缓解化石能源消耗,实现“碳中和”.该体系主要涉及以下反应:反应I:CO(g)+2H2(g)CH3OH(g) H10反应II:2CO(g)+4H2(g)C2H5OH(g)+H2O(g) H20反应III:2CO2(g)+6H2(g)C2H5OH(g)+3H2O(g) H30反应IV:CO2(g
10、)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g) H4v逆;在T2时,v正v逆C若m2=,则a点CO2的平衡转化率等于H2的平衡转化率D若反应一段时间后CH3OH和H2O的体积分数相同,则可判断上述反应达到平衡在T2时,不同投料比的CO2转化率趋于相近的原因是_。.CO2电催化合成HCOOH。电催化反应器示意图如图所示。(4)阴极上的电极反应式为_;该电解反应得到的副产品除H2外,还可能有_(任写一种)。16将燃煤废气中的二氧化硫富集后进行催化氧化可得到三氧化硫。(1)标准摩尔生成焓(fH)是指在标准状态下,各元素最稳定单质生成标准状态下1mol某纯物质的热效应。由表中数据,推测SO3(1)的f
11、H_(填“”、“”或“=”)-395.7kJmol-1,写出SO2(g)与O2(g)生成SO3(g)的热化学方程式_。物质O2(g)SO2(g)SO3(g)fH/kJmol-10-296.8-395.7(2)将含有SO2的废气与空气混合后,分别在0.5MPa、2.5MPa和5.0MPa的压强下发生反应,测得SO2平衡转化率随温度的变化如图1所示,推测p1=_MPa,依据是_。图2表示在转化率为0.90时的反应速率v与转化率、反应温度的关系。说明在各种转化率下,都有一个反应速率的最大值,该值对应的温度为最佳温度。保持其它条件不变,当转化率为0.99时,对应的最大反应速率_9(填“”或“”,下同)
12、,最佳温度_490。(3)将体积分数是8.0的SO2、10的O2和82的其它气体(不参与反应)组成的混合气体通入反应器,在温度t,压强0.1MPa下发生反应2SO2(g)O2(g)2SO3(g)。平衡时,若SO2转化率为x,则SO3分压为_MPa(列式即可,下同),平衡常数Kp=_MPa-1(以分压表示,分压=总压物质的量分数)。17研究含碳化合物的性质和转化是目前科学研究的热点。回答下列问题:(1)已知:CO(g)+H2O(g)HCOOH(g) H1=-72.6kJmol-12CO(g)+O2(g)2CO2(g) H2=-566.0kJmol-1则反应2CO2(g)+2H2O(g)2HCOO
13、H(g)+O2(g)的H=_kJmol-1(2)刚性绝热密闭容器中,等物质的量的CO2(g)和H2O(g)发生反应,下列可判断反应达到平衡的是_(填字母)。A容器内压强不变B容器中气体平均摩尔质量不变C2v正(CO2)=v逆(O2)D容器内温度不变(3)我国科学家用SIn催化剂电催化还原CO2制甲酸的催化还原反应历程如图,吸附在催化剂表面的原子用“*”标注。其中,生成甲酸的决速步骤的电极反应式为_。(4)工业上常采用的耦合技术指的是在一套设备中同时进行多单元生成操作,从而使流程和设备简化,反应能耗降低,获得更大产品收率。我国科学家设计了CO2与氯碱耦合电解池装置如图(图中物质只表示电极上的反应
14、)。该装置中的离子交换膜为_(填“阴”或“阳”)离子交换膜。该电解池发生的总反应的化学方程式为_。相较于传统的CO2电催化还原过程,该耦合装置的优点为_。(5)OMS2是一种纳米级的分子筛。分别用OMS2和MnOx对甲醛进行催化氧化,在相同时间内甲醛转化率和温度的关系如图:由图可知,OMS2与MnOx相比,催化效率较高的原因是_。甲醛(HCHO)在OMS2催化氧化作用下生成CO2和H2O,现利用OMS2对某恒容密闭空间的甲醛进行催化氧化实验。实验开始时,该空间内甲醛含量为1.22mg/L,CO2含量为0.590mg/L,一段时间后测得CO2含量升高至1.47mg/L,该实验中甲醛的转化率为_(
15、保留三位有效数字)。18二甲醚既是重要的工业品,也是燃料电池制氢的重要原料。二甲醚水蒸气重整制氢的总反应为CH3OCH3(g)+(1+2x)H2O(g)(4+2x)H2(g)+2(1-x)CO(g)+2xCO2(g),其过程包括:I.CH3OCH3(g)+H2O(g)2CH3OH(g)H1=+23.6kJmol-1II.CH3OH(g)+H2O(g)CO2(g)+3H2(g)H2=+49.5kJmol-1III.CH3OH(g)CO(g)+2H2(g)H3=+90.7kJmol-1IV.CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)H4=-41.2kJmol-1回答下列问题:(1)反应I能自
16、发进行,则该反应的熵变S_0(填“大于”或“小于”)。(2)反应II的平衡常数可表示为_用K(III)、K(IV)表示。(3)根据反应I、II、III、IV计算重整总反应的焓变H=_kJmol-1(列出含x的计算式即可)。(4)CO2的选择性()与水醚比n(H2O)/n(CH2OCH3)和温度的关系如图1所示;423K时,平衡时H2的物质的量分数与水醚比的关系如图2所示:图1中相同温度下,水醚比越大CO2的选择性越高的原因是_;相同水醚比时,温度升高CO2的选择性降低的原因是_。图2中水醚比大于3时,随水醚比的增大H2的物质的量分数减小的原因是_。(5)反应若在一定温度下、恒压容器中进行,总压
17、为p,CH3OH的平衡转化率为,平衡时,CO的分压为_;该反应的平衡常数Kp=_(用含p、的代数式表示,Kp为以分压代替浓度表示的平衡常数,分压=总压物质的量分数)。19H2S广泛存在于天然气等燃气及废水中,热分解或氧化H2S有利于环境保护并回收硫资源。回答下列问题:(1)用氯气除去废水中H2S的反应为Cl2(aq)+H2S(aq) S(s)+2HCl(aq),该反应的正、逆反应速率表达式分别为v正=k正c(Cl2)c(H2S),v逆=k逆c2(HCl),(k正、k逆分别为正、逆反应的反应速率常数,只与温度有关),化学平衡常数K与k正、k逆的关系是_。(2)H2S可用于高效制取氢气,发生的反应
18、为2H2S(g) S2(g)+2H2(g).若起始时容器中只有H2S,平衡时三种物质的物质的量与裂解温度的关系如图1所示:A、B两点化学平衡常数较大的是_(填“KA”或“KB”)。A点时S2的体积分数是_。若在两个等体积的恒容容器中分别加入2.0 mol H2S、1.0 mol H2S,测得不同温度下H2S的平衡转化率如图2所示。代表1.0 mol H2S分解的曲线是_(填“甲”或“乙”);M、N两点容器内的压强:P(N)_2P(M)(填“大于”或“小于”)。(3)Binoist等进行了H2S热分解实验:2H2S(g)=2H2(g)+S2(g),开始时,当1mol H2S与23.75mol A
19、r混合,在101kPa及不同温度下反应达平衡时H2、H2S及S2(g)的体积分数如图3所示,该反应在Q点对应温度下的平衡常数Kp=_kPa(K为以分压表示的平衡常数,分压=总压x物质的量分数,结果保留小数点后两位)。(4)利用如图所示的电化学装置处理工业尾气中的硫化氢可实现硫元素的回收,写出甲电极上的电极方程式_。20NOx的含量是空气质量的一个重要指标,减少NOx的排放有利于保护环境。I. SCR法(选择性催化还原技术)是一种以NH3作为还原剂,将烟雾中NOx分解成无害的N2和H2O的干法脱硝技术。4NH3(g) + 5O2(g) = 4NO(g) + 6H2O(g) H1= -907. 2
20、8 kJ/mol 4NH3(g) + 3O2(g) = 2N2(g) + 6H2O(g) H2 = -1269. 02 kJ/mol4NH3(g) + 6NO(g) = 5N2(g) + 6H2O(g) H3(1)反应H3=_。(2)现向某2 L密闭容器中分别投入一定量的NH3、NO发生反应,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1所示。工业上应选择 催化剂_(填“甲”或“乙”),原因是_。在催化剂甲的作用下,温度高于210C时,NO转化率降低的可能原因_(3)在密闭容器中加入4 mol NH3和3 molNO2气体,发生反应:8NH3(g) + 6NO2(
21、g)7N2(g) + 12H2O(g) Ha点v逆D在时间t内,若要提高NO2的转化率和反应速率,可以将H2O(g)液化分离II.活性炭还原法也是消除氮氧化物污染的有效方法,其原理为:2C(s) + 2NO2(g) N2(g) + 2CO2(g) HT2T1;其它条件相同时,增加氢气的量,会促进二氧化碳的转化,提高二氧化碳的转化率,则图2中、从大到小的顺序为。,作为活化能为直线斜率的相反数,a的斜率为,故31;当改变外界条件时,实验数据如图3中的曲线b所示,b的斜率的相反数减小,则反应的活化能减小,故实验可能改变的外界条件是使用更高效的催化剂(或增大催化剂比表面积)。2(1)-76(2)温度
22、0.57(3) 0.0625molL-1min-1(4)= M点之前温度升高CO的转化率增大,是由于温度升高,反应速率加快,相同时间内消耗的CO越多,转化率越大,但M点之后温度升高,CO的转化率反而减小,说明M点达到化学平衡,在升高温度平衡逆向移动,CO转化率减小,M点及之后为平衡状态。【解析】(1)已知反应.反应则目标反应可由2I-II得到,根据盖斯定律,反应的 =2-=-76;(2)由题干信息可知,.,升高温度,平衡正向移动,乙烷的转化率增大,增大压强,平衡逆向移动,乙烷的转化率减小,由图可知,L1、L2随X增大而增大,则X代表温度,当温度相同时,由L1对应的乙烷的转化率更大,说明L1对应
23、的压强更低,故,M点表示乙烷的转化率为50%,根据三段式可知,故平衡时,n(C2H6)=1.2-0.2=1.0mol,n(CO2)=2.2-0.4=1.8mol,n(C2H4)=0.8mol,n(H2O)=0.8mol,n(CO)=0.8+0.8=1.6mol,容器体积为1L,所以反应的平衡常数为K=0.57;(3)T时,向容积为2L的某刚性容器中通入、混合气体,若仅发生反应,达到平衡时,的体积分数为20,根据三段式:,则有=20%,解得x=0.5,测得,其中k正、k逆为速率常数,平衡时,即 =Kc,则k逆=;k正=,则平衡时=0.5mol/L0.5mol/L=0.0625molL-1min-
24、1;(4)由反应可知,升高温度化学平衡逆向移动,CO的转化率减小,由图可知,M点之前温度升高CO的转化率增大,是由于温度升高,反应速率加快,相同时间内消耗的CO越多,转化率越大,但M点之后温度升高,CO的转化率反而减小,说明M点达到化学平衡,在升高温度平衡逆向移动,CO转化率减小,故在催化剂乙作用下,图中M点对应的速率正=逆。3(1)1.22(2)C/Z-250,240 低于270C,温度升高和催化剂活性增大都使速率加快;高于270C,催化剂活性降低,反应速率减慢(3)(4)n 10a 【解析】(1)根据H=正反应的活化能-逆反应的活化能,可得第步基元反应逆反应的活化能=正反应的活化能-H=0
25、.81eV-(-0.41eV)=1.22eV;(2)由图可知,工业生产中应选择的最佳反应条件是C/Z-250作催化剂,反应温度为240;低于270C,温度升高和催化剂活性增大都使速率加快;高于270,催化剂活性降低,反应速率减慢(3)设的物质的量为m mol,则的物质的量为(100-m) mol,完全反应则生成mmol的和mol的O2,设转化为NO2消耗的的物质的量为x mol,列出三段式:达平衡,与的体积比为1:2,则有,解得x=m,则达平衡时,的物质的量为m mol,NO2的物质的量为m mol,混合气体的总物质的量为(m +m+m +100-m) mol=(100+m) mol,反应的平
26、衡常数=;(4),则,则,的线斜率较小,则图中表示的线是n;由可知,图中表示的线是n,则=a,=,=a+2,=,反应达平衡时,即,该反应的平衡常数K=,设T时,向刚性容器中充入x mol/L,平衡后测得为1.0,列出三段式:K=100,x=2.1,则平衡时,的浓度为0.1mol/L,=10a;T时,向2L的容器中充入5mol气体和1mol气体,。4(1)(2)P3 升高温度,反应、平衡均正向移动,TTm时,升高温度对反应、的促进程度大于反应,n(H2)增加的更多,而TTm时,升高温度对反应、的促进程度小于反应,n(H2)增加的更少(3)II (4)20% 4.0【解析】(1)由题干中反应和的平
27、衡常数的自然对数lnKp与温度的关系图所示信息可知,反应ii的平衡常数随温度升高而增大,说明反应ii正反应为吸热反应,即0,反应iii的平衡常数随温度升高而减小,说明反应iii正反应是放热反应,即0,反应ii-反应iii可得反应i,根据盖斯定律可知,0,故答案为:;(2)反应、均为气体体积增大的反应,减小压强,平衡正向移动,n(H2)增加的程度大于n(CO),则压强P1、P2、P3由大到小的顺序为 P3P2P1,故答案为:P3;由图可知,压强为P2时,随着温度升高,n(H2):n(CO)先增大后减小,原因是反应、均为吸热反应,升高温度,反应、平衡均正向移动,TTm时,升高温度对反应、的促进程度
28、大于反应,n(H2)增加的更多,而TTm时,升高温度对反应、的促进程度小于反应,n(H2)增加的更少,故答案为:升高温度,反应、平衡均正向移动,TTm时,升高温度对反应、的促进程度大于反应,n(H2)增加的更多,而TTm时,升高温度对反应、的促进程度小于反应,n(H2)增加的更少;(3)由反应方程式CH4(g)+4NO(g) 2N2(g)+CO2(g)+2H2O(g)可知,随着的增大,即增大NO的投入量,平衡正向移动,CH4的转化率增大而NO的转化率却减小,由图3所示信息可知,曲线II表示T3K下NO平衡转化率的关系,由题干反应方程式CH4(g)+4NO(g) 2N2(g)+CO2(g)+2H
29、2O(g)HK(A)=K(M) 20kPa 20【解析】(1)该反应的H 为生成物的相对能量减去反应物的相对能量,则H=(1-5)xkJmol-1=-4x kJmol-1。下列说法:A能量越低越稳定,三种过渡态中,过渡态1能量最低,则过渡态1比另两种过渡态稳定,A正确;BN1、N2、N3三种反应历程的活化能分别(6-4)xkJmol-1=4x kJmol-1、(9-3)xkJmol-1=6x kJmol-1、(10-4)xkJmol-1=6x kJmol-1,则N1反应速率最快,B错误;C该反应为气体分子总数减小的放热反应,则降低温度和增大压强都有利于提高反应物平衡转化率,C正确;DN1、N2
30、、N3三种反应历程的活化能不完全相同,则起始投料在刚性容器中分别采用三种途径反应相同时间,三种途径MTBE的产率不完全相同,D错误;选BD。(2)设初始时甲醇和异丁烯均为1mol,T2时,反应90min后到达点B,则存在:,此时甲醇的体积分数为 。先拐先平速率大,则温度,T1T2。A、M温度相同但M点反应物浓度大,则M点正反应速率大, B、M反应物浓度相同但M点温度高,则M点正反应速率大,则A、B、M三点中,正反应速率最大的是M;A、M温度相同但A点生成物浓度大,则M点逆反应速率小, B、M生成物浓度相同但M点温度高,则M点逆反应速率大,则A、B、M三点中,逆反应速率最小的是B。平衡常数只与温
31、度有关,该反应为放热反应,温度高最平衡常数小,则A、B、M三点的平衡常数K(A)、K(B)、K(M),从大到小的顺序是K(B)K(A)=K(M)。在T1时,将等物质的量的甲醇和异丁烯充入恒容密闭容器中(初始压强为200kPa),则甲醇和异丁烯的初始分压均为100 kPa,由图知:,则甲醇的平衡分压为20kPa;已知p=100kPa,则反应的标准平衡常数。6(1)H2-2H1或H3-2H4(2)CD(3)大于 相同温度下,氢碳比越大(或增加氢气的物质的量),该体系加氢反应的平衡向右进行,CO和CO2的平衡转化率均增大,故x3 0.8 0.75(4)CO2 *COOH+H+e-=H2O+*CO【解
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