《专题15 化学反应原理综合——三年（2020-2022）高考真题化学分项汇编（全国通用）（解析版）》由会员分享，可在线阅读，更多相关《专题15 化学反应原理综合——三年（2020-2022）高考真题化学分项汇编（全国通用）（解析版）（69页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、专题15 化学反应原理综合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转化为，再进一步还原得到钛。回答下列问题：(1)转化为有直接氯化法和碳氯化法。在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_，_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、C、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
2、常数_。图中显示，在平衡时几乎完全转化为，但实际生产中反应温度却远高于此温度，其原因是_。(3)碳氯化是一个“气固固”反应，有利于“固固”接触的措施是_。【答案】(1) -223 1.21014 碳氯化反应气体分子数增加，H小于0，是熵增、放热过程，熵判据与焓判据均是自发过程，而直接氯化的体系气体分子数不变、且是吸热过程 向左 变小(2) 7.2105 为了提高反应速率，在相同时间内得到更多的TiCl4产品，提高效益(3)将两固体粉碎后混合，同时鼓入Cl2，使固体粉末“沸腾”【解析】(1)根据盖斯定律，将“反应-反应”得到反应2C(s)+O2(g)=2CO(g)，则H=-51kJ/mol-17
3、2kJ/mol=-223kJ/mol；则Kp=1.21014Pa；碳氯化的反应趋势远大于直接氯化，因为碳氯化反应气体分子数增加，H小于0，是熵增、放热过程，熵判据与焓判据均是自发过程，而直接氯化的体系气体分子数不变、且是吸热过程；对应碳氯化反应，气体分子数增大，依据勒夏特列原理，增大压强，平衡往气体分子数减少的方向移动，即平衡向左移动；该反应是放热反应，温度升高，平衡往吸热方向移动，即向左移动，则平衡转化率变小。(2)从图中可知，1400，体系中气体平衡组成比例CO2是0.05，TiCl4是0.35，CO是0.6，反应C(s)+CO2(g)=2CO(g)的平衡常数Kp(1400)=Pa=7.2
4、105Pa；实际生产中需要综合考虑反应的速率、产率等，以达到最佳效益，实际反应温度远高于200，就是为了提高反应速率，在相同时间内得到更多的TiCl4产品。(3)固体颗粒越小，比表面积越大，反应接触面积越大。有利于TiO2 C“固-固”接触，可将两者粉碎后混合，同时鼓入Cl2，使固体粉末“沸腾”，增大接触面积。2（2022浙江卷）主要成分为的工业废气的回收利用有重要意义。(1)回收单质硫。将三分之一的燃烧，产生的与其余混合后反应：。在某温度下达到平衡，测得密闭系统中各组分浓度分别为、，计算该温度下的平衡常数_。(2)热解制。根据文献，将和的混合气体导入石英管反应器热解(一边进料，另一边出料)，
5、发生如下反应：总反应：投料按体积之比，并用稀释；常压，不同温度下反应相同时间后，测得和体积分数如下表：温度/95010001050110011500.51.53.65.58.50.00.00.10.41.8请回答：反应能自发进行的条件是_。下列说法正确的是_。A其他条件不变时，用Ar替代作稀释气体，对实验结果几乎无影响B其他条件不变时，温度越高，的转化率越高C由实验数据推出中的键强于中的键D恒温恒压下，增加的体积分数，的浓度升高若将反应看成由反应和反应两步进行，画出由反应原料经两步生成产物的反应过程能量示意图_。在，常压下，保持通入的体积分数不变，提高投料比，的转化率不变，原因是_。在范围内(
6、其他条件不变)，的体积分数随温度升高发生变化，写出该变化规律并分析原因_。【答案】(1)8108 Lmol1(2)高温 AB 1000时CH4不参与反应，相同分压的H2S经历相同的时间转化率相同 先升后降；在低温段，以反应为主，随温度升高，S2(g)的体积分数增大；在高温段，随温度升高；反应消耗S2的速率大于反应生成S2的速率，S2(g)的体积分数减小【解析】(1)根据方程式可知该温度下平衡常数K；(2)根据盖斯定律可知+即得到反应的H234kJ/mol，这说明反应是吸热的体积增大（即S0）的反应，根据GHTS0可自发进行可知反应自发进行的条件是高温下自发进行；AAr是稀有气体，与体系中物质不
7、反应，所以其他条件不变时，用Ar替代N2作稀释气体，对实验结果几乎无影响，A正确；B正反应吸热，升高温度平衡正向进行，温度越高，H2S的转化率越高，B正确；C根据表中数据无法得出H2S中S-H键和CH4中C-H键的相对强弱，事实上C-H键的键能大于S-H键键能，C错误；D恒温恒压下，增加N2的体积分数，相当于减压，平衡正向进行，H2的物质的量增加，容器容积增加，H2浓度减小，D错误；答案选AB；反应I、反应和反应均是吸热反应，则反应过程能量示意图可表示为；根据表中数据可知1000时CH4不参与反应，相同分压的H2S经历相同的时间转化率相同，所以在1000常压下，保持通入的H2S体积分数不变，提
8、高投料比时H2S的转化率不变；由于在低温段，以反应为主，随温度升高，S2(g)的体积分数增大；在高温段，随温度升高；反应消耗S2的速率大于反应生成S2的速率，S2(g)的体积分数减小，因此变化规律是先升后降。3（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：计算热分解反应的_。(2)较普遍采用的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。相比克劳斯工艺，高温热分解方法的优点是_，缺点是_。(3)在、反应条件下，将的混合气进行热分解反应。平衡时混合气中与的分压相等
9、，平衡转化率为_，平衡常数_。(4)在、反应条件下，对于分别为、的混合气，热分解反应过程中转化率随时间的变化如下图所示。越小，平衡转化率_，理由是_。对应图中曲线_，计算其在之间，分压的平均变化率为_。【答案】(1)170(2)副产物氢气可作燃料 耗能高(3) 50% 4.76(4)越高 n(H2S):n(Ar)越小，H2S的分压越小，平衡向正反应方向进行，H2S平衡转化率越高 d 24.9【解析】(1)已知：2H2S(g)+3O2(g)2SO2(g)+2H2O(g)H11036kJ/mol4H2S(g)+2SO2(g)3S2(g)+4H2O(g)H294kJ/mol2H2(g)+O2(g)2
10、H2O(g)H3484kJ/mol根据盖斯定律(+)即得到2H2S(g)S2(g)+2H2(g)的H4（1036+94）kJ/mol+484kJ/mol170 kJ/mol；(2)根据盖斯定律(+)可得2H2S(g)+O2(g)S2(g)+2H2O(g) H(1036+94)kJ/mol=314kJ/mol，因此，克劳斯工艺的总反应是放热反应；根据硫化氢分解的化学方程式可知，高温热分解方法在生成单质硫的同时还有氢气生成。因此，高温热分解方法的优点是：可以获得氢气作燃料；但由于高温分解H2S会消耗大量能量，所以其缺点是耗能高；(3)假设在该条件下，硫化氢和氩的起始投料的物质的量分别为1mol和4
11、mol，根据三段式可知：平衡时H2S和H2的分压相等，则二者的物质的量相等，即1xx，解得x0.5，所以H2S的平衡转化率为，所以平衡常数Kp4.76kPa；(4)由于正反应是体积增大的可逆反应，n(H2S):n(Ar)越小，H2S的分压越小，相当于降低压强，平衡向正反应方向移动，因此H2S平衡转化率越高；n(H2S):n(Ar)越小，H2S平衡转化率越高，所以n(H2S):n(Ar)1:9对应的曲线是d；根据图像可知n(H2S):n(Ar)1:9反应进行到0.1s时H2S转化率为0.24。假设在该条件下，硫化氢和氩的起始投料的物质的量分别为1mol和9mol，则根据三段式可知此时H2S的压强
12、为7.51kPa，H2S的起始压强为10kPa，所以H2S分压的平均变化率为24.9kPas1。4（2022广东卷）铬及其化合物在催化、金属防腐等方面具有重要应用。(1)催化剂可由加热分解制备，反应同时生成无污染气体。完成化学方程式：_。催化丙烷脱氢过程中，部分反应历程如图，过程的焓变为_(列式表示)。可用于的催化氧化。设计从出发经过3步反应制备的路线_(用“”表示含氮物质间的转化)；其中一个有颜色变化的反应的化学方程式为_。(2)溶液中存在多个平衡。本题条件下仅需考虑如下平衡：()()下列有关溶液的说法正确的有_。A加入少量硫酸，溶液的pH不变B加入少量水稀释，溶液中离子总数增加C加入少量溶
13、液，反应()的平衡逆向移动D加入少量固体，平衡时与的比值保持不变25时，溶液中随pH的变化关系如图。当时，设、与的平衡浓度分别为x、y、，则x、y、z之间的关系式为_；计算溶液中的平衡浓度_(写出计算过程，结果保留两位有效数字)。在稀溶液中，一种物质对光的吸收程度(A)与其所吸收光的波长()有关；在一定波长范围内，最大A对应的波长()取决于物质的结构特征；浓度越高，A越大。混合溶液在某一波长的A是各组分吸收程度之和。为研究对反应()和()平衡的影响，配制浓度相同、不同的稀溶液，测得其A随的变化曲线如图，波长、和中，与的最接近的是_；溶液从a变到b的过程中，的值_(填“增大”“减小”或“不变”)。【答案】(1) N2 4H2O (E1-E2)+H+(E3-E4) 2NO+O2=2NO2(2)BD 当溶液pH=9时，因此可忽略溶液中即=0.20反应(ii)的平衡常数K2=3.310-7联立两个方程可得=6.010-4mol/L 3 增大【解析】(1)分解过程中，生成Cr2O3和无污染气体，根据元素守恒可知，其余生成物为N2、H2O，根据原子守恒可知反应方程式为。设反应过程中第一步的产物为M，第二步的产物为N，则XMH1=(E1-E2)，MNH2=H，NYH3=(E3-E4)1，根据盖斯定律可知，X(g)Y(g)的焓变为H1+
