1、高考资源网（） 您身边的高考专家第部分|非选择题练一非选择题规范练非选择题规范练(一)化学反应原理综合题(建议用时：45分钟)1(2019高考北京卷)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：iCH4(g)H2O(g)=CO(g)3H2(g)H1ii.CO(g)H2O(g)=CO2(g)H2(g)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。
2、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CO2c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，工作示意图如图。通过控制开关连接K1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
3、极3的作用：_。2研究氮氧化物的反应机理，对于消除环境污染有重要意义。(1)氮氧化物(NOx)可在催化剂作用下与氨反应生成无污染的物质，该反应的化学方程式为_。(2)对于一般的化学反应：aAbB=cCdD存在反应速率方程vkcm(A)cn(B)，利用反应速率方程可求出化学反应瞬时速率。mn为反应级数，当mn分别等于0、1、2时分别称为零级反应、一级反应、二级反应k为反应速率常数，k与温度、活化能有关，与浓度无关，温度升高，k增大。在600 K下反应2NO(g)O2(g)2NO2(g)的初始浓度与初始速率如表所示：初始浓度/(mol/L)初始速率/mol/(Ls)c(NO)c(O2)0.0100
4、.0102.51030.0100.0205.01030.0300.02045103通过分析表中实验数据，得出该反应的速率方程为v_，为_级反应，当c(NO)0.015 mol/L、c(O2)0.025 mol/L时的初始速率为_(保留两位有效数字)。(3)升高温度绝大多数的化学反应速率增大，但是2NO(g)O2(g)2NO2(g)的反应速率却随着温度的升高而减小。某化学小组为探究该特殊现象的原因，查阅资料知其反应历程分两步：a2NO(g)N2O2(g)H1”“v(第二步反应)B反应的中间产物为N2O2C反应b中N2O2与O2的碰撞仅部分有效3采用H2或CO催化还原NO能达到消除污染的目的，在氮
5、氧化物尾气处理领域有着广泛应用。(1)用CO处理NO时产生两种无毒、无害的气体，该反应的氧化产物为_。(2)已知：氢气的燃烧热为285.8 kJ/mol2NO(g)=N2(g)O2(g)H1180.5 kJ/molH2O(g)=H2O(l)H244 kJ/mol写出用H2处理NO生成水蒸气和1 mol N2的热化学方程式：_。(3)针对上述用H2处理NO生成水蒸气和1 mol N2的反应，回答下列问题：研究表明，上述反应中，反应速率vkc2(NO)c2(H2)，其中k为速率常数，只与温度有关。t1时刻， vv1，若此刻保持温度不变，将c(NO)增大到原来的2倍时，c(H2)减小为原来的(此时v
6、v2)。则有v1_v2(填“”“”或“”)。在温度T时，向容积固定的密闭容器中充入3 mol NO和2 mol H2发生上述反应，起始压强为p0，一段时间后，反应达到平衡，此时压强p0.9p0，则NO的平衡转化率(NO)_(结果保留三位有效数字)，该反应的平衡常数Kp_(用含p的代数式表示，Kp为以分压表示的平衡常数，且某气体的分压总压该气体的物质的量分数)。(4)实验室常用NaOH溶液吸收法处理NOx，反应的化学方程式如下：(已知NO不能与NaOH溶液反应)NONO22NaOH=2NaNO2H2O2NO22NaOH=NaNO2NaNO3H2O若NOx(此处为NO和NO2的混合气体)能被NaO
7、H溶液完全吸收，则x的取值范围为_。1 mol NO2和溶质物质的量为1 mol的NaOH溶液恰好完全反应后，溶液中各离子浓度由大到小的顺序为_。4二氧化硫是危害最为严重的大气污染物之一，它主要来自化石燃料的燃烧，研究CO催化还原SO2的适宜条件，在燃煤电厂的烟气脱硫中具有重要价值。.从热力学角度研究反应(1)C(s)O2(g)=CO2(g)H1393.5 kJmol1CO2(g)C(s)=2CO(g)H2172.5 kJmol1S(s)O2(g)=SO2(g)H3296.0 kJmol1写出CO还原SO2的热化学方程式：_。(2)关于CO还原SO2的反应，下列说法正确的是_。A在恒温恒容条件
8、下，若反应体系压强不变，则反应已达到平衡状态B平衡状态时，2v正(CO)v逆(SO2)C其他条件不变，增大SO2的浓度，CO的平衡转化率增大D在恒温恒压的容器中，向达到平衡状态的体系中充入N2，SO2的平衡转化率不变.NOx的排放主要来自汽车尾气，包含NO2和NO，有人提出用活性炭对NOx进行吸附，发生反应如下：反应a：C(s)2NO(g)N2(g)CO2(g)H34.0 kJmol1反应b：2C(s)2NO2(g)N2(g)2CO2(g)H64.2 kJmol1(3)对于反应a，在T1 时，借助传感器测得反应在不同时间点上各物质的浓度如下：时间/min浓度/(molL1)0102030405
9、0NO1.000.580.400.400.480.48N200.210.300.300.360.36010 min内，NO的平均反应速率v(NO)_，当升高反应温度，该反应的平衡常数K_(填“增大”“减小”或“不变”)。30 min后，只改变某一条件，反应重新达到平衡；根据上表中的数据判断改变的条件可能是_(填字母)。A加入一定量的活性炭B通入一定量的NOC适当缩小容器的体积D加入合适的催化剂(4)某实验室模拟反应b，在密闭容器中加入足量的C和一定量的NO2气体，维持温度为T2 ，如图为不同压强下反应b经过相同时间NO2的转化率随着压强变化的示意图。请从动力学角度分析，1 050 kPa前，反
10、应b中NO2转化率随着压强增大而增大的原因：_；在1 100 kPa时，NO2的体积分数为_。用某物质的平衡分压代替其物质的量浓度也可以表示化学平衡常数(记作Kp)；在T2 、1.1106 Pa时，该反应的化学平衡常数Kp_(用计算表达式表示)。已知：气体分压(p分)气体总压(p总)体积分数。参考答案与解析1解析：(1)根据CH4与H2O反应生成H2、CO2的物质的量之比为41，结合原子守恒可得反应的化学方程式为CH42H2O4H2CO2。根据盖斯定律，由iiiiii或iiiiii可得目标热化学方程式。反应物的投料比n(H2O)n(CH4)41，大于初始反应的化学计量数之比，H2O的物质的量增
11、加，有利于促进CH4转化，促进CO转化为CO2，防止CH4分解生成C(s)，从而减少积炭生成。根据题图可知，从t1时开始，CaO消耗率曲线的斜率逐渐减小，单位时间内CaO消耗率逐渐降低。CaO与CO2反应生成CaCO3，CaCO3会覆盖在CaO表面，减少了CO2与CaO的接触面积，从而失效。(2)电解碱性电解液时，H2O电离出的H在阴极得到电子产生H2，根据题图可知电极1与电池负极连接，为阴极，所以制H2时，连接K1，产生H2的电极反应式为2H2O2e=H22OH。制备O2时碱性电解液中的OH失去电子生成O2，连接K2，O2在电极2上产生。连接K1时，电极3为电解池的阳极，Ni(OH)2失去电
12、子生成NiOOH，电极反应式为Ni(OH)2eOH=NiOOHH2O，连接K2时，电极3为电解池的阴极，电极反应式为NiOOHeH2O=Ni(OH)2OH，使电极3得以循环使用。答案：(1)CH42H2O4H2CO2C(s)2H2O(g)=CO2(g)2H2(g)或C(s)CO2(g)=2CO(g)abc降低CaOCO2=CaCO3，CaCO3覆盖在CaO表面，减少了CO2与CaO的接触面积(2)K12H2O2e=H22OH制H2时，电极3发生反应：Ni(OH)2OHe=NiOOHH2O。制O2时，上述电极反应逆向进行，使电极3得以循环使用2解析：(2)根据vkcm(NO)cn(O2)，当O2
13、浓度不变，NO浓度变为原来的3倍时，初始速率变为原来的9倍，所以初始速率与NO浓度的平方成正比，m2；同理n1；任选一组数据代入方程，得k2.5103，故v2.5103c2(NO)c(O2)。(3)反应b为慢反应，是整个反应的速控反应。达到平衡时，正、逆反应速率相等，所以v1正v1逆，K1，v2正v2逆，K2，所以反应2NO(g)O2(g)2NO2(g)的K。反应速率越快，说明反应越容易发生，反应的活化能越小。反应a的H10，升高温度时平衡逆向移动，K1减小，k2正随温度升高而增大，但增大的程度比减小的程度小，故反应速率减小。答案：(1)6NOx4xNH3(32x)N26xH2O(2)2.51
14、03c2(NO)c(O2)三1.4102mol/(Ls)(3)H1H2b反应a的H10，升高温度时平衡逆向移动，K1减小，k2正随温度升高而增大，但增大的程度比减小的程度小，故反应速率减小ABC3解析：(1)用CO处理NO时产生两种无毒、无害的气体，分别为N2和CO2，氧化产物为CO2。(2)由氢气的燃烧热为285.8 kJ/mol可得：2H2(g)O2(g)=2H2O(l)H3571.6 kJ/mol，根据盖斯定律，用H2处理NO生成1 mol氮气和水蒸气的热化学方程式为2H2(g)2NO(g)=N2(g)2H2O(g)HH3H12H2664.1 kJ/mol。(3)k只与温度有关，故当c(
15、NO)增大到原来的2倍，c(H2)减少为原来的时，v1与v2相等；设反应达到平衡时，生成x mol N2。根据题意可列出三段式： 2H2(g)2NO(g)=N2(g)2H2O(g)起始/mol2300转化/mol 2x 2x x 2x平衡/mol 22x 32x x 2x反应达到平衡，此时压强p0.9p0，则有0.9，解得x0.5，故NO的转化率(NO)100 %33.3%，由分压公式可知，p(H2)p，p(NO)p，p(N2)p，p(H2O)p，则Kp。(4)NO不能被NaOH溶液单独吸收，NO2可以被NaOH溶液单独吸收，因此NO和NO2的混合气体被NaOH溶液完全吸收的条件应满足：n(N
16、O)n(NO2)1，当n(NO)n(NO2)1时，x取最小值1.5，因为混有NO，所以x的最大值2，故x的取值范围为1.5xc(NO)c(NO)c(OH)c(H)。答案：(1)CO2(2)2H2(g)2NO(g)=N2(g)2H2O(g)H664.1 kJ/mol(3)33.3%(4)1.5xc(NO)c(NO)c(OH)c(H)4解析：.(1)CO与SO2反应的化学方程式为2COSO2=2CO2S。C(s)O2(g)=CO2(g)，CO2(g)C(s)=2CO(g)，S(s)O2(g)=SO2(g)，根据盖斯定律有得出2CO(g)SO2(g)=2CO2(g)S(s)HH1H2H3270.0
17、kJmol1。(2)A.根据反应方程式，硫为固体，其余为气体，反应前后气体分子数不相等，因此当压强不再改变，说明反应达到平衡，故A正确；B.利用不同物质的速率表示反应达到平衡时，要求反应的方向一正一逆，且反应速率之比等于化学计量数之比，即v正(CO)2v逆(SO2)才能表示反应已达到平衡状态，故B错误；C.其他条件不变，增大SO2的浓度，增加反应物的浓度，平衡向正反应方向移动，CO的转化率增大，故C正确；D.恒温恒压下，通入非反应气体，容器的体积增大，各物质的浓度降低，相当于减压，平衡向逆反应方向移动，SO2的转化率降低，故D错误。.(3)根据反应速率的定义，v(NO)(1.000.58) m
18、olL110 min0.042 molL1min1；反应a和b都是放热反应，升高温度，平衡向逆反应方向移动，即升高温度，平衡常数K减小；A.活性炭为固体，加入活性炭，不影响化学平衡，故A不符合题意；B.通入一定量的NO，NO浓度增大，平衡向正反应方向移动，N2浓度增大，故B符合题意；C.适当缩小容器的体积，所有气体的浓度均增大，故C符合题意；D.加入合适的催化剂，不影响化学平衡，故D不符合题意。(4)根据示意图可知，1 050 kPa前反应未达到平衡状态，随着压强增大，反应速率加快，NO2的转化率增大；假设通入1 mol NO2，2C(s)2NO2(g)N2(g)2CO2(g)起始/mol 1 0 0变化/mol 0.4 0.2 0.4平衡/mol 0.6 0.2 0.41 100 kPa时，NO2的体积分数为100%50%；NO2的体积分数为，N2的体积分数为，CO2的体积分数为，Kp1.1106。答案：.(1)2CO(g)SO2(g)=2CO2(g)S(s)H270.0 kJmol1(2)AC.(3)0.042 molL1min1减小BC(4)1 050 kPa前反应未达平衡状态，随着压强增大，反应速率加快，NO2的转化率增大50%1.1106- 9 - 版权所有高考资源网
