2018高考理综化学大题训练三化学反应原理综合应用 7页

化学反应原理综合运用 ‎1．【2017新课标1卷】（14分）‎ 近期发现，H2S是继NO、CO之后的第三个生命体系气体信号分子，它具有参与调节神经信号传递、舒张血管减轻高血压的功能。回答下列问题：‎ ‎（2）下图是通过热化学循环在较低温度下由水或硫化氢分解制备氢气的反应系统原理。‎ 通过计算，可知系统（Ⅰ）和系统（Ⅱ）制氢的热化学方程式分别为________________、______________，制得等量H2所需能量较少的是_____________。‎ ‎（3）H2S与CO2在高温下发生反应：H2S(g)+CO2(g)COS(g) +H2O(g)。在610 K时，将0.10 mol CO2与0.40 mol H2S充入2.5 L的空钢瓶中，反应平衡后水的物质的量分数为0.02。‎ ‎①H2S的平衡转化率=_______%，反应平衡常数K=________。‎ ‎②在620 K重复试验，平衡后水的物质的量分数为0.03，H2S的转化率_____，该反应的H_____0。（填“>”“<”或“=”）‎ ‎③向反应器中再分别充入下列气体，能使H2S转化率增大的是________（填标号）‎ A．H2S B．CO2 C．COS D．N2‎ ‎2．【2017新课标2卷】（14分）‎ 丁烯是一种重要的化工原料，可由丁烷催化脱氢制备。回答下列问题：‎ ‎（1）正丁烷（C4H10）脱氢制1-丁烯（C4H8）的热化学方程式如下：‎ ‎①C4H10(g)= C4H8(g)+H2(g) ΔH1‎ 已知：②C4H10(g)+O2(g)= C4H8(g)+H2O(g) ΔH2=−119 kJ·mol−1‎ ‎③H2(g)+ O2(g)= H2O(g) ΔH3=−242 kJ·mol−1‎ 反应①的ΔH1为________kJ·mol−1。图（a）是反应①平衡转化率与反应温度及压强的关系图，x_________0.1（填“大于”或“小于”）；欲使丁烯的平衡产率提高，应采取的措施是__________（填标号）。‎ A．升高温度 B．降低温度 C．增大压强 D．降低压强 ‎（2）丁烷和氢气的混合气体以一定流速通过填充有催化剂的反应器（氢气的作用是活化催化剂），出口气中含有丁烯、丁烷、氢气等。图（b）为丁烯产率与进料气中n（氢气）/n（丁烷）的关系。图中曲线呈现先升高后降低的变化趋势，其降低的原因是___________。‎ ‎（3）图（c）为反应产率和反应温度的关系曲线，副产物主要是高温裂解生成的短碳链烃类化合物。丁烯产率在590℃之前随温度升高而增大的原因可能是___________、____________；590℃之后，丁烯产率快速降低的主要原因可能是_____________。‎ ‎3．【2017新课标3卷】（14分）‎ 砷（As）是第四周期ⅤA族元素，可以形成As2S3、As2O5、H3AsO3、H3AsO4等化合物，有着广泛的用途。回答下列问题：‎ ‎（1）画出砷的原子结构示意图____________。‎ ‎（2）工业上常将含砷废渣（主要成分为As2S3）制成浆状，通入O2氧化，生成H3AsO4和单质硫。写出发生反应的化学方程式________。该反应需要在加压下进行，原因是________________________。‎ ‎（3）已知：As(s)+H2(g)+2O2(g)=H3AsO4(s) ΔH1‎ H2(g)+O2(g)=H2O(l) ΔH2‎ ‎2As(s)+O2(g) =As2O5(s) ΔH3‎ 则反应As2O5(s) +3H2O(l)= 2H3AsO4(s)的ΔH =_________。‎ ‎（4）298 K时，将20 mL 3x mol·L−1 Na3AsO3、20 mL 3x mol·L−1 I2和20 mL NaOH溶液混合，发生反应：(aq)+I2(aq)+2OH−(aq)(aq)+2I−(aq)+ H2O(l)。溶液中c()与反应时间（t）的关系如图所示。‎ ‎①下列可判断反应达到平衡的是__________（填标号）。‎ a．溶液的pH不再变化 b．v(I−)=2v()‎ c．c()/c()不再变化 d．c(I−)=y mol·L−1‎ ‎②tm时，v正_____ v逆（填“大于”“小于”或“等于”）。‎ ‎③tm时v逆_____ tn时v逆（填“大于”“小于”或“等于”），理由是_____________。‎ ‎④若平衡时溶液的pH=14，则该反应的平衡常数K为___________。‎ ‎4．【2017天津卷】（14分）某混合物浆液含有Al(OH)3、MnO2和少量Na2CrO4,。考虑到胶体的吸附作用使Na2CrO4不易完全被水浸出，某研究小组利用设计的电解分离装置（见图2），使浆液分离成固体混合物和含铬元素溶液，并回收利用。回答Ⅰ和Ⅱ中的问题。‎ Ⅰ．固体混合物的分离和利用（流程图中的部分分离操作和反应条件未标明）‎ ‎（1）反应①所加试剂NaOH的电子式为_________。B→C的反应条件为__________，C→Al的制备方法称为______________。‎ ‎（2）该小组探究反应②发生的条件。D与浓盐酸混合，不加热，无变化，加热有Cl2生成，当反应停止后，固体有剩余，此时滴加硫酸，又产生Cl2。由此判断影响该反应有效进行的因素有（填序号）___________。‎ a．温度 b．Cl−的浓度 c．溶液的酸度 ‎5．【2017江苏卷】(14分)砷(As)是一些工厂和矿山废水中的污染元素，使用吸附剂是去除水中砷的有效措施之一。 ‎ ‎（1）将硫酸锰、硝酸钇与氢氧化钠溶液按一定比例混合，搅拌使其充分反应，可获得一种砷的高效吸附剂X，吸附剂X中含有，其原因是___________________________________。 ‎ ‎（2）H3AsO3和H3AsO4水溶液中含砷的各物种的分布分数(平衡时某物种的浓度占各物种浓度之和的分数)与pH的关系分别如题20图- 1和题20图- 2所示。 ‎ ‎①以酚酞为指示剂(变色范围pH 8.0 ~ 10.0)，将NaOH溶液逐滴加入到H3AsO3溶液中，当溶液由无色变为浅红色时停止滴加。该过程中主要反应的离子方程式为_____________________。‎ ‎②H3AsO4第一步电离方程式H3AsO4H2AsO4−+H+的电离常数为Ka1，则pKa1=____(pKa1=−lgKa1)。‎ ‎（3）溶液的pH对吸附剂X表面所带电荷有影响。pH =7.1时，吸附剂X表面不带电荷；pH > 7.1时带负电荷，pH越高，表面所带负电荷越多；pH<7.1时带正电荷，pH越低，表面所带正电荷越多。pH不同时吸附剂X对三价砷和五价砷的平衡吸附量(吸附达平衡时单位质量吸附剂X吸附砷的质量)如题20图−3所示。‎ ‎①在pH7~9之间，吸附剂X对五价砷的平衡吸附量随pH升高而迅速下降，其原因是_____________。‎ ‎②在pH4~7之间，吸附剂X对水中三价砷的去除能力远比五价砷的弱，这是因为___________。 提高吸附剂X对三价砷去除效果可采取的措施是____________________________________。 ‎ ‎6．【2017北京卷】（13分）TiCl4是由钛精矿（主要成分为TiO2）制备钛（Ti）的重要中间产物，制备纯TiCl4的流程示意图如下：‎ 资料：TiCl4及所含杂质氯化物的性质 化合物 SiCl4‎ TiCl4‎ AlCl3‎ FeCl3‎ MgCl2‎ 沸点/℃‎ ‎58‎ ‎136‎ ‎181（升华）‎ ‎316‎ ‎1412‎ 熔点/℃‎ ‎−69‎ ‎−25‎ ‎193‎ ‎304‎ ‎714‎ 在TiCl4中的溶解性 互溶 ‎——‎ 微溶 难溶 ‎（1）氯化过程：TiO2与Cl2难以直接反应，加碳生成CO和CO2可使反应得以进行。‎ 已知：TiO2(s)+2 Cl2(g)= TiCl4(g)+ O2(g) ΔH1=+175.4 kJ·mol-1‎ ‎2C(s)+O2(g)=2CO(g) ΔH2=-220.9 kJ·mol-1‎ ‎② 氯化过程中CO和CO2可以相互转化，根据如图判断：CO2生成CO反应的ΔH_____0（填“＞”“＜”或“=”），判断依据：_______________。‎ ‎7．【2016新课标1卷】元素铬(Cr)在溶液中主要以Cr3+(蓝紫色)、Cr(OH)4−(绿色)、Cr2O72−(橙红色)、CrO42−(黄色)等形式存在，Cr(OH)3为难溶于水的灰蓝色固体，回答下列问题：‎ ‎（2）CrO42−和Cr2O72−在溶液中可相互转化。室温下，初始浓度为1.0 molL−1的Na2CrO4溶液中c(Cr2O72−)随c(H+)的变化如图所示。‎ ‎①用离子方程式表示Na2CrO4溶液中的转化反应____________。‎ ‎②由图可知，溶液酸性增大，CrO42−的平衡转化率__________(填“增大”“减小”或“不变”)。根据A点数据，计算出该转化反应的平衡常数为 ‎__________。‎ ‎③升高温度，溶液中CrO42−的平衡转化率减小，则该反应的ΔH______0(填“大于”“小于”或“等于”)。‎ ‎8．【2016新课标2卷】丙烯腈（CH2=CHCN）是一种重要的化工原料，工业上可用“丙烯氨氧化法”生产，主要副产物有丙烯醛（CH2=CHCHO）和乙腈（CH3CN）等，回答下列问题：‎ ‎（1）以丙烯、氨、氧气为原料，在催化剂存在下生成丙烯腈（C3H3N）和副产物丙烯醛（C3H4O）的热化学方程式如下：‎ ‎①C3H6(g)+NH3(g)+ 3/2O2(g)=C3H3N(g)+3H2O(g) ΔH=-515kJ/mol ‎①C3H6(g)+ O2(g)=C3H4O(g)+H2O(g) ΔH=-353kJ/mol 两个反应在热力学上趋势均很大，其原因是________；有利于提高丙烯腈平衡产率的反应条件是 ‎________；提高丙烯腈反应选择性的关键因素是________。‎ ‎（2）图（a）为丙烯腈产率与反应温度的关系曲线，最高产率对应温度为460℃。低于460℃时，丙烯腈的产率________（填“是”或者“不是”）对应温度下的平衡产率，判断理由是________；高于460℃时，丙烯腈产率降低的可能原因是________（双选，填标号）‎ A．催化剂活性降低 B．平衡常数变大C．副反应增多 D．反应活化能增大 ‎（3）丙烯腈和丙烯醛的产率与n（氨）/n（丙烯）的关系如图（b）所示。由图可知，最佳n（氨）/n（丙烯）约为，理由是_______________。进料氨、空气、丙烯的理论体积约为________。‎ ‎9．【2016新课标3卷】煤燃烧排放的烟气含有SO2和NOx，形成酸雨、污染大气，采用NaClO2溶液作为吸收剂可同时对烟气进行脱硫、脱硝。回答下列问题：‎ ‎（1） NaClO2的化学名称为_______。‎ ‎（2）在鼓泡反应器中通入含有SO2和NO的烟气，反应温度为323 K，NaClO2溶液浓度为5×10−3mol·L−1。反应一段时间后溶液中离子浓度的分析结果如下表。‎ 离子 SO42−‎ SO32−‎ NO3−‎ NO2−‎ Cl−‎ c/（mol·L−1）‎ ‎8.35×10−4‎ ‎6.87×10−6‎ ‎1.5×10−4‎ ‎1.2×10−5‎ ‎3.4×10−3‎ ‎①写出NaClO2溶液脱硝过程中主要反应的离子方程式__________。增加压强，NO的转化率______（填“提高”、“不变”或“降低”）。‎ ‎②随着吸收反应的进行，吸收剂溶液的pH逐渐______ （填“增大”“不变”或“减小”）。‎ ‎③由实验结果可知，脱硫反应速率______脱硝反应速率（填“大于”或“小于”）。原因是除了SO2和NO 在烟气中的初始浓度不同，还可能是___________。‎ ‎（3）在不同温度下，NaClO2溶液脱硫、脱硝的反应中，SO2和NO的平衡分压pe如图所示。‎ ‎①由图分析可知，反应温度升高，脱硫、脱硝反应的平衡常数均______________（填“增大”、“不变”或“减小”）。‎ ‎②反应ClO2−+2SO32−===2SO42−+Cl−的平衡常数K表达式为___________。‎ ‎（4）如果采用NaClO、Ca（ClO）2替代NaClO2，也能得到较好的烟气脱硫效果。‎ ‎①从化学平衡原理分析，Ca（ClO）2相比NaClO具有的优点是_______。‎ ‎10．【2016浙江卷】催化还原CO2是解决温室效应及能源问题的重要手段之一。研究表明，在Cu/ZnO催化剂存在下，CO2和H2可发生两个平行反应，分别生成CH3OH和CO。反应的热化学方程式如下：‎ CO2（g）+3H2（g） CH3OH（g）+H2O（g）ΔH1=-53.7kJ·mol-1I CO2（g）+H2（g） CO（g）+H2O（g）ΔH2II 某实验室控制CO2和H2初始投料比为1:2.2，在相同压强下，经过相同反应时间测得如下实验数据：‎ ‎【备注】Cat.1:Cu/ZnO纳米棒；Cat.2:Cu/ZnO纳米片；甲醇选择性：转化的CO2中生成甲醇的百分比 已知：①CO和H2的标准燃烧热分别为-283.0kJ·mol-1和-285.8kJ·mol-1‎ ‎②H2O（l）＝H2O（g）ΔH3=44.0kJ·mol-1‎ 请回答（不考虑温度对ΔH的影响）：‎ ‎（1）反应I的平衡常数表达式K=________； ‎ ‎（2）有利于提高CO2转化为CH3OH平衡转化率的措施有。‎ A．使用催化剂Cat.1 B．使用催化剂Cat.2 ‎ C．降低反应温度 D．投料比不变，增加反应物的浓度 ‎ E．增大CO2和H2的初始投料比 ‎（3）表中实验数据表明，在相同温度下不同的催化剂对CO2转化成CH3OH的选择性有显著的影响，其原因是。‎ ‎（4）在图中分别画出反应I在无催化剂、有Cat.1和有Cat.2三种情况下“反应过程～能量”示意图。‎ ‎11．【2016海南卷】顺-1，2-二甲基环丙烷和反-1，2-二甲基环丙烷可发生如下转化：‎ 该反应的速率方程可表示为：v(正)=k(正)c(顺)和v(逆)=k(逆)c(反)，k(正)和k(逆)在一定温度时为常数，分别称作正，逆反应速率常数。回答下列问题：‎ ‎（1）已知：t1温度下，k(正)=0.006s－1，k(逆)=0.002s－1，该温度下反应的平衡常数值K1=_____；该反应的活化能Ea(正)小于Ea(逆)，则△H________0(填“小于”“等于”或“大于”)。‎ ‎（2）t2温度下，图中能表示顺式异构体的质量分数随时间变化的曲线是_______(填曲线编号)，平衡常数值K2=_____；温度t2___t1(填“小于”“等于”或“大于”),判断理由是______。‎ ‎12．【2016上海卷】随着科学技术的发展和环保要求的不断提高，CO2的捕集利用技术成为研究的重点。完成下列填空：‎ ‎（1）目前国际空间站处理CO2的一个重要方法是将CO2还原，所涉及的反应方程式为：CO2（g）+4H2（g）CH4（g）+2H2O（g）‎ 已知H2的体积分数随温度升高而增加。若温度从300℃升至400℃，重新达到平衡，判断下列表格中各物理量的变化。（选填“增大”、“减小”或“不变”）‎ v正 v逆 平衡常数K 转化率α ‎（2）相同温度时，上述反应在不同起始浓度下分别达到平衡，各物质的平衡浓度如下表：‎ ‎/mol·L-1‎ ‎/mol·L-1‎ ‎/mol·L-1‎ ‎/mol·L-1‎ 平衡Ⅰ a b c d 平衡Ⅱ m n x y a、b、c、d与m、n、x、y之间的关系式为_________。‎ ‎14．【2016天津卷】氢能是发展中的新能源，它的利用包括氢的制备、储存和应用三个环节。回答下列问题：‎ ‎（2）氢气可用于制备H2O2。已知：‎ H2(g)+A(l)=B(l) ΔH1 O2(g)+B(l)=A(l)+H2O2(l) ΔH2‎ 其中A、B为有机物，两反应均为自发反应，则H2(g)+ O2(g)= H2O2(l)的ΔH____0(填“＞”、“<”或“=”)。‎ ‎（3）在恒温恒容的密闭容器中，某储氢反应：MHx(s)+yH2(g)MHx+2y(s) ΔH<0达到化学平衡。下列有关叙述正确的是________。‎ a．容器内气体压强保持不变 b．吸收y mol H2只需1 mol MHx c．若降温，该反应的平衡常数增大 d．若向容器内通入少量氢气，则v(放氢)＞v(吸氢)‎