《2020版高考化学新优化浙江大一轮习题：题型强化二高考化学反应原理含答案》由会员分享，可在线阅读，更多相关《2020版高考化学新优化浙江大一轮习题：题型强化二高考化学反应原理含答案（13页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、题型强化专项训练二化学反应原理题型强化专项训练第72页1.(2018金华十校联考)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)H1=-53.7 kJmol-1.CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g)H2某实验控制CO2和H2初始投料比为12.2,经过相同反应时间测得如下实验数据:T/K催化剂CO2转化率/%甲醇选择性/%543Cat.112.342.3543Cat.210.972.7553Cat.115
2、.339.1553Cat.212.071.6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:表示CO和H2的标准燃烧热的H分别为-283.0 kJmol-1和-285.8 kJmol-1;H2O(l)H2O(g)H3=+44.0 kJmol-1。请回答(不考虑温度对H的影响):(1)a.反应的H2= kJmol-1。b.800 时,反应和反应对应的平衡常数分别为1.0和2.5,则该温度下反应:CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)的平衡常数K的数值为。(2)在图中分别画出反应在无催化剂、有催化剂Cat.1和有催化剂Cat.
3、2三种情况下“反应过程能量”示意图(在图中标注出相应的催化剂)。(3)工业生产甲醇还有如下方法:CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)副反应:2CH3OH(g)CH3OCH3(g)+H2O(g)若生产过程中在恒压条件下通入水蒸气,从化学平衡的角度分析该操作对生产甲醇带来的利和弊:。(4)利用光能和光催化剂,可将CO2和H2O(g)转化为CH4和O2。紫外线照射时,在不同催化剂(、)作用下,CH4产量随光照时间的变化如图所示。下列说法正确的是(填字母代号)。A.催化剂能加快化学反应速率,在反应开始时对正反应的催化效果更好B.从图中可知催化剂的催化效果更好C.若光照时间足够长,三条曲线将相交于一
4、点D.光照15 h前,无论用所给的哪种催化剂,该反应均未达到平衡(5)人们正在研究某种锂-空气电池,它是一种环境友好的蓄电池。放电时的总反应为4 Li+O22 Li2O。在充电时,阳极区发生的过程比较复杂,目前普遍认可以按两步反应进行,请补充完整。电极反应式:和Li2O2-2e-2 Li+O2。答案(1)+41.20.4(2)(3)利:通入水蒸气增大了水蒸气的浓度,使副反应平衡左移,减少副反应的发生;弊:恒压通入水蒸气相当于减压,使主反应平衡左移,甲醇平衡产率降低(4)CD(5)2 Li2O-2e-2 Li+Li2O2解析(1)a.根据CO和H2标准燃烧热的H分别为-283.0 kJmol-1
5、和-285.8 kJmol-1书写热化学方程式:CO(g)+12O2(g)CO2(g)H=-283.0 kJmol-1:H2(g)+12O2(g)H2O(l)H=-285.8 kJmol-1:H2O(l)H2O(g)H3=+44.0 kJmol-1由盖斯定律可知,-+可得CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g)H2=(-285.8+283.0+44.0) kJmol-1=+41.2 kJmol-1。b.根据热化学方程式:I.CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)H1=-53.7 kJmol-1.CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g)H2=+41.2 kJmo
6、l-1结合盖斯定律,-得CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)H=-53.7 kJmol-1-41.2 kJmol-1=-94.9 kJmol-1,其反应的平衡常数K=1.02.5=0.4。(2)由表中数据分析可知,在催化剂cat.2的作用下,甲醇的选择性更大,说明催化剂Cat.2对反应的催化效果更好,催化剂能降低反应的活化能,说明使用催化剂Cat.2的反应过程中活化能更低,因此“反应过程能量”的图如下:(3)利:在恒压条件下通入水蒸气,增大了水蒸气的浓度,使副反应平衡左移,减少副反应的发生;弊:恒压通入水蒸气相当于减压,使主反应平衡左移,甲醇平衡产率降低。(4)催化剂能同等程度地影响正、逆
7、反应速率,故A错误;由图分析可知,催化剂、的催化效果都优于催化剂,故B错误;三条曲线呈不断上升趋势,催化剂只能影响反应速率,不影响化学平衡,所以当光照时间足够长时,甲烷的产量会相同,三条曲线会相交于一点,故C正确;因为随着光照时间的延长,甲烷的产量在增加,说明光照15 h前,无论用所给的哪种催化剂,该反应均未达到平衡,故D正确。(5)放电的总反应为4 Li+O22 Li2O,所以充电的总反应为2 Li2O4 Li+O2,阳极总电极反应为2 Li2O-4e-4 Li+O2;由题意阳极区分两步反应,第二步反应为Li2O2-2e-2 Li+O2,所以用阳极总反应减去第二步反应,即可得第一步反应为2
8、Li2O-2e-2 Li+Li2O2。2.(2018镇海中学选考模拟)含碳物质在日常生活与工业生产上有广泛的应用。(1)一种熔融碳酸盐燃料电池原理示意图如图1所示,写出电极A上发生的电极反应式:。图1(2)利用光能和光催化剂,可将CO2和H2O(g)转化为CH4和O2。紫外光照射时,在不同催化剂(、)作用下,CH4产量随光照时间的变化见图2。在15小时内,CH4的平均生成速率、和从大到小的顺序为(填序号)。图2(3)以TiO2/Cu2Al2O4为催化剂,可以将CO2和CH4直接转化成乙酸。在不同温度下催化剂的催化效率与乙酸生成速率的关系见图3。乙酸的生成速率主要取决于温度影响的范围是;图3(4
9、)CO和H2在Cu2O/ZnO作催化剂的条件下发生反应生成甲醇:CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)。向2 L的密闭容器中通入1 mol CO(g)和2 mol H2(g),在一定条件下发生反应合成甲醇,反应过程中,CH3OH的物质的量(n)与时间(t)及温度的关系如图4所示。图4500 时,此反应的平衡常数K=;据研究,反应过程中起催化作用的为Cu2O,反应体系中含少量的CO2有利于维持Cu2O的量不变,原因是(用化学方程式表示)。在500 恒压条件下,请在图4中画出反应体系中n(CH3OH)随时间t变化的总趋势图。答案(1)H2-2e-+CO32-CO2+H2O、CO-2e-+CO32
10、-2CO2(2)(3)300 T400 (或300400 )(4)4Cu2O+CO2Cu+CO2解析(1)燃料电池工作时,通入燃料的一极为负极,即CO和H2在负极失去电子发生氧化反应,电极反应式为H2-2e-+CO32-CO2+H2O、CO-2e-+CO32-2CO2。(2)由图2可知,在015 h内,甲烷的物质的量的变化量为n()n()。(3)根据图像,温度超过250 时,催化剂的催化效率降低,在300 时失去活性,故温度高于300 时,乙酸的生成速率增大是由温度升高导致的,故乙酸的生成速率主要取决于温度影响的范围为300400 。(4)根据图像,2 s后反应达到平衡,平衡时甲醇的物质的量为
11、0.5 mol,浓度为0.25 molL-1,CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)起始/(molL-1)0.510转化/(molL-1)0.250.50.25平衡/(molL-1)0.250.50.25500 时,此反应的平衡常数K=c(CH3OH)c(CO)c2(H2)=0.250.250.52=4。在加热条件下CO能还原Cu2O使其减少,因此反应体系中含有少量二氧化碳,有利于抑制反应Cu2O+CO2Cu+CO2的发生,维持Cu2O的量不变。根据合成甲醇的反应方程式CO(g)+2H2(g)CH3OH(g),反应中气体物质的量减小,在500 恒压条件下,随反应的进行容器体积减小,比恒容条件
12、下的压强大,故反应速率比恒容条件下的大,达到平衡需要的时间减少,同时,增大压强使平衡正向移动,生成甲醇的物质的量增大,故500 恒压条件下,反应体系中n(CH3OH)随时间t的变化图像为:。3.(2018宁波六校联考)(一)检验火柴头中氯元素的一种方法是将火柴头浸于水中,片刻后取少量溶液于试管中,加AgNO3溶液、稀硝酸和NaNO2溶液,若出现白色沉淀,说明含氯元素。写出上述检验原理的总离子方程式:。(二)肼(N2H4)作为一种重要的氮氢化合物,氢元素的质量分数高达12.5%,其完全分解的产物为H2和N2,是一种理想的液体氢源。N2H4分解过程中发生完全分解和不完全分解。完全分解:N2H4(g
13、)N2(g)+2H2(g)H1=-50.6 kJmol-1不完全分解:3N2H4(g)4NH3(g)+N2(g)H2反应的焓变不易测量,现查表得如下数据:2NH3(g)N2(g)+3H2(g)H3=+92 kJmol-1(该反应实际未发生)(1)反应在(填“高温”“低温”或“任意温度”)条件下可以自发进行。(2)在体积固定的密闭容器中,以Ir/Al2O3为催化剂,在不同温度下(催化剂均未失活)分解等量N2H4(一开始体系中无其他气体),测得反应相同时间后的N2H4、NH3和H2的体积分数如图1所示:图1图2下列说法正确的是(填字母代号)。A.据图可知200 时,反应的活化能低于反应的活化能B.
14、300 后N2H4的体积分数略有提高,可能是由于反应平衡逆向移动导致C.换用选择性更高的Ni/Ir复合催化剂可提高N2H4的平衡转化率D.400 是该制氢工艺比较合适的生产温度某温度下,若在1 L体积固定的密闭容器中加入1 mol N2H4,反应一段时间后达到平衡状态,此时H2与NH3的物质的量均为0.4 mol。请计算该温度下反应的平衡常数Kc=(Kc为用气体的浓度表示的平衡常数)。若在6001 000 下进行上述实验,请预测并在上图中补充H2体积分数的变化趋势。(3)近期,来自非洲的四位女孩打造了一台靠尿液驱动的发电机,其原理是把尿液以电解的方式分离出可供设备发电使用的氢气,同时将尿液脱氮(转化为大气循环的无污染气体)减轻生活污水造成的污染。以纯尿液为电解液(以NH4+表示尿液中氮元素的存在形式),写出该电解过程的总反应方程式:。答案(一)Ag+3NO2-+ClO3-AgCl+3NO3-(二)(1)任意温度(2)B0.096(3)2NH4+3H2+N2
