三年高考(2017-2019)化学真题分项版解析——专题15 化学反应原理综合(原卷版)
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1、专题15 化学反应原理综合12019新课标水煤气变换CO(g)+H2O(g)=CO2(g)+H2(g)是重要的化工过程,主要用于合成氨、制氢以及合成气加工等工业领域中。回答下列问题:(1)Shibata曾做过下列实验:使纯H2缓慢地通过处于721 下的过量氧化钴CoO(s),氧化钴部分被还原为金属钴Co(s),平衡后气体中H2的物质的量分数为0.0250。在同一温度下用CO还原CoO(s),平衡后气体中CO的物质的量分数为0.0192。根据上述实验结果判断,还原CoO(s)为Co(s)的倾向是CO_H2(填“大于”或“小于”)。(2)721 时,在密闭容器中将等物质的量的CO(g)和H2O(g
2、)混合,采用适当的催化剂进行反应,则平衡时体系中H2的物质的量分数为_(填标号)。A0.25B0.25 C0.250.50D0.50E0.50(3)我国学者结合实验与计算机模拟结果,研究了在金催化剂表面上水煤气变换的反应历程,如图所示,其中吸附在金催化剂表面上的物种用标注。可知水煤气变换的H_0(填“大于”“等于”或“小于”),该历程中最大能垒(活化能)E正=_eV,写出该步骤的化学方程式_。(4)Shoichi研究了467 、489 时水煤气变换中CO和H2分压随时间变化关系(如下图所示),催化剂为氧化铁,实验初始时体系中的和相等、和相等。计算曲线a的反应在3090 min内的平均速率(a)
3、=_kPamin1。467 时和随时间变化关系的曲线分别是_、_。489 时和随时间变化关系的曲线分别是_、_。22019新课标 环戊二烯()是重要的有机化工原料,广泛用于农药、橡胶、塑料等生产。回答下列问题:(1)已知:(g) (g)+H2(g)H1=100.3 kJmol 1 H2(g)+ I2(g) 2HI(g)H2=11.0 kJmol 1 对于反应:(g)+ I2(g) (g)+2HI(g) H3=_kJmol 1。(2)某温度下,等物质的量的碘和环戊烯()在刚性容器内发生反应,起始总压为105Pa,平衡时总压增加了20%,环戊烯的转化率为_,该反应的平衡常数Kp=_Pa。达到平衡后
4、,欲增加环戊烯的平衡转化率,可采取的措施有_(填标号)。A通入惰性气体B提高温度C增加环戊烯浓度D增加碘浓度(3)环戊二烯容易发生聚合生成二聚体,该反应为可逆反应。不同温度下,溶液中环戊二烯浓度与反应时间的关系如图所示,下列说法正确的是_(填标号)。AT1T2Ba点的反应速率小于c点的反应速率Ca点的正反应速率大于b点的逆反应速率Db点时二聚体的浓度为0.45 molL1(4)环戊二烯可用于制备二茂铁(Fe(C5H5)2,结构简式为),后者广泛应用于航天、化工等领域中。二茂铁的电化学制备原理如下图所示,其中电解液为溶解有溴化钠(电解质)和环戊二烯的DMF溶液(DMF为惰性有机溶剂)。该电解池的
5、阳极为_,总反应为_。电解制备需要在无水条件下进行,原因为_。32019新课标 近年来,随着聚酯工业的快速发展,氯气的需求量和氯化氢的产出量也随之迅速增长。因此,将氯化氢转化为氯气的技术成为科学研究的热点。回答下列问题:(1)Deacon发明的直接氧化法为:4HCl(g)+O2(g)=2Cl2(g)+2H2O(g)。下图为刚性容器中,进料浓度比c(HCl) c(O2)分别等于11、41、71时HCl平衡转化率随温度变化的关系:可知反应平衡常数K(300)_K(400)(填“大于”或“小于”)。设HCl初始浓度为c0,根据进料浓度比c(HCl)c(O2)=11的数据计算K(400)=_(列出计算
6、式)。按化学计量比进料可以保持反应物高转化率,同时降低产物分离的能耗。进料浓度比c(HCl)c(O2)过低、过高的不利影响分别是_。(2)Deacon直接氧化法可按下列催化过程进行:CuCl2(s)=CuCl(s)+Cl2(g) H1=83 kJmol-1CuCl(s)+O2(g)=CuO(s)+Cl2(g) H2=-20 kJmol-1CuO(s)+2HCl(g)=CuCl2(s)+H2O(g) H3=-121 kJmol-1则4HCl(g)+O2(g)=2Cl2(g)+2H2O(g)的H=_ kJmol-1。(3)在一定温度的条件下,进一步提高HCl的转化率的方法是_。(写出2种)(4)在
7、传统的电解氯化氢回收氯气技术的基础上,科学家最近采用碳基电极材料设计了一种新的工艺方案,主要包括电化学过程和化学过程,如下图所示:负极区发生的反应有_(写反应方程式)。电路中转移1 mol电子,需消耗氧气_L(标准状况)。42019江苏 CO2的资源化利用能有效减少CO2排放,充分利用碳资源。(1)CaO可在较高温度下捕集CO2,在更高温度下将捕集的CO2释放利用。CaC2O4H2O热分解可制备CaO,CaC2O4H2O加热升温过程中固体的质量变化见下图。写出400600 范围内分解反应的化学方程式: 。与CaCO3热分解制备的CaO相比,CaC2O4H2O热分解制备的CaO具有更好的CO2捕
8、集性能,其原因是 。(2)电解法转化CO2可实现CO2资源化利用。电解CO2制HCOOH的原理示意图如下。写出阴极CO2还原为HCOO的电极反应式: 。电解一段时间后,阳极区的KHCO3溶液浓度降低,其原因是 。(3)CO2催化加氢合成二甲醚是一种CO2转化方法,其过程中主要发生下列反应:反应:CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g) H =41.2 kJmol1反应:2CO2(g)+6H2(g)CH3OCH3(g)+3H2O(g) H =122.5 kJmol1在恒压、CO2和H2的起始量一定的条件下,CO2平衡转化率和平衡时CH3OCH3的选择性随温度的变化如图。其中:CH3OCH
9、3的选择性=100温度高于300 ,CO2平衡转化率随温度升高而上升的原因是 。220 时,在催化剂作用下CO2与H2反应一段时间后,测得CH3OCH3的选择性为48%(图中A点)。不改变反应时间和温度,一定能提高CH3OCH3选择性的措施有 。52019北京氢能源是最具应用前景的能源之一,高纯氢的制备是目前的研究热点。(1)甲烷水蒸气催化重整是制高纯氢的方法之一。反应器中初始反应的生成物为H2和CO2,其物质的量之比为41,甲烷和水蒸气反应的方程式是_。已知反应器中还存在如下反应:i.CH4(g)+H2O(g)CO(g)+3H2(g) H1ii.CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g
10、) H2iii.CH4(g)C(s)+2H2(g) H3iii为积炭反应,利用H1和H2计算H3时,还需要利用_反应的H。反应物投料比采用n(H2O)n(CH4)=41,大于初始反应的化学计量数之比,目的是_(选填字母序号)。a.促进CH4转化 b.促进CO转化为CO2 c.减少积炭生成用CaO可以去除CO2。H2体积分数和CaO消耗率随时间变化关系如下图所示。从t1时开始,H2体积分数显著降低,单位时间CaO消耗率_(填“升高”“降低”或“不变”)。此时CaO消耗率约为35%,但已失效,结合化学方程式解释原因:_。(2)可利用太阳能光伏电池电解水制高纯氢,工作示意图如下。通过控制开关连接K1
11、或K2,可交替得到H2和O2。制H2时,连接_。产生H2的电极反应式是_。改变开关连接方式,可得O2。结合和中电极3的电极反应式,说明电极3的作用:_。62019天津 多晶硅是制作光伏电池的关键材料。以下是由粗硅制备多晶硅的简易过程。回答下列问题:硅粉与在300时反应生成气体和,放出热量,该反应的热化学方程式为_。的电子式为_。将氢化为有三种方法,对应的反应依次为:(1)氢化过程中所需的高纯度可用惰性电极电解溶液制备,写出产生的电极名称_(填“阳极”或“阴极”),该电极反应方程式为_。 (2)已知体系自由能变,时反应自发进行。三个氢化反应的与温度的关系如图1所示,可知:反应能自发进行的最低温度
12、是_;相同温度下,反应比反应的小,主要原因是_。(3)不同温度下反应中转化率如图2所示。下列叙述正确的是_(填序号)。aB点:b:A点点c反应适宜温度:(4)反应的_(用,表示)。温度升高,反应的平衡常数_(填“增大”、“减小”或“不变”)。(5)由粗硅制备多晶硅过程中循环使用的物质除、和外,还有_(填分子式)。72019浙江4月选考 水是“生命之基质”,是“永远值得探究的物质”。(1)关于反应H2(g)1/2O2(g) H2O(l),下列说法不正确的是_。A焓变H0,熵变S0B可以把反应设计成原电池,实现能量的转化C一定条件下,若观察不到水的生成,说明该条件下反应不能自发进行D选用合适的催化
13、剂,有可能使反应在常温常压下以较快的速率进行(2)根据H2O的成键特点,画出与图中H2O分子直接相连的所有氢键(OHO)_。将一定量水放入抽空的恒容密闭容器中,测定不同温度(T)下气态、液态水平衡共存H2O(l)H2O(g)时的压强(p)。在图中画出从20开始经过100的p随T变化关系示意图(20时的平衡压强用p1表示)_。(3)水在高温高压状态下呈现许多特殊的性质。当温度、压强分别超过临界温度(374.2)、临界压强(22.1 MPa)时的水称为超临界水。与常温常压的水相比,高温高压液态水的离子积会显著增大。解释其原因_。如果水的离子积Kw从1.01014增大到1.01010,则相应的电离度
14、是原来的_倍。超临界水能够与氧气等氧化剂以任意比例互溶,由此发展了超临界水氧化技术。一定实验条件下,测得乙醇的超临界水氧化结果如图所示,其中x为以碳元素计的物质的量分数,t为反应时间。下列说法合理的是_。A乙醇的超临界水氧化过程中,一氧化碳是中间产物,二氧化碳是最终产物B在550条件下,反应时间大于15 s时,乙醇氧化为二氧化碳已趋于完全C乙醇的超临界水氧化过程中,乙醇的消耗速率或二氧化碳的生成速率都可以用来表示反应的速率,而且两者数值相等D随温度升高,xCO峰值出现的时间提前,且峰值更高,说明乙醇的氧化速率比一氧化碳氧化速率的增长幅度更大(4)以铂阳极和石墨阴极设计电解池,通过电解NH4HS
15、O4溶液产生(NH4)2S2O8,再与水反应得到H2O2,其中生成的NH4HSO4可以循环使用。阳极的电极反应式是_。制备H2O2的总反应方程式是_。82018新课标卷 采用N2O5为硝化剂是一种新型的绿色硝化技术,在含能材料、医药等工业中得到广泛应用。回答下列问题:(1)1840年 Devil用干燥的氯气通过干燥的硝酸银,得到N2O5,该反应的氧化产物是一种气体,其分子式为_。(2)F. Daniels等曾利用测压法在刚性反应器中研究了25时N2O5(g)分解反应:其中NO2二聚为N2O4的反应可以迅速达到平衡。体系的总压强p随时间t的变化如下表所示(t=时,N2O5(g)完全分解):t/m
16、in0408016026013001700p/kPa35.840.342.545.949.261.262.363.1已知:2N2O5(g)2N2O4(g)+O2(g) H1=4.4 kJmol1 2NO2(g) N2O4(g) H 2=55.3 kJmol1则反应N2O5(g)=2NO2(g)+O2(g)的H =_ kJmol1。研究表明,N2O5(g)分解的反应速率v=2103(kPamin1)。t=62 min时,测得体系中 =2.9 kPa,则此时的=_ kPa,v=_ kPamin1。若提高反应温度至35,则N2O5(g)完全分解后体系压强p(35)_63.1 kPa(填“大于”“等于
17、”或“小于”),原因是_。25时N2O4(g)2NO2(g)反应的平衡常数Kp=_kPa(Kp为以分压表示的平衡常数,计算结果保留1位小数)。(3)对于反应2N2O5(g)4NO2(g)+O2(g),R.A.Ogg提出如下反应历程:第一步 N2O5NO3+NO2 快速平衡第二步 NO2+NO3NO+NO2+O2 慢反应第三步 NO+NO32NO2 快反应其中可近似认为第二步反应不影响第一步的平衡。下列表述正确的是_(填标号)。Av(第一步的逆反应)v(第二步反应)B反应的中间产物只有NO3C第二步中NO2与NO3的碰撞仅部分有效D第三步反应活化能较高92018新课标卷 CH4-CO2催化重整不
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