1、高考必考大题专练(二)化学原理综合应用题(A组)12020全国卷，28天然气的主要成分为CH4，一般还含有C2H6等烃类，是重要的燃料和化工原料。(1)乙烷在一定条件可发生如下反应：C2H6(g)=C2H4(g)H2(g)H1，相关物质的燃烧热数据如表所示：物质C2H6(g)C2H4(g)H2(g)燃烧热H/(kJmol1)15601411286H1_kJmol1。提高该反应平衡转化率的方法有_、_。容器中通入等物质的量的乙烷和氢气，在等压下(p)发生上述反应，乙烷的平衡转化率为。反应的平衡常数Kp_(用平衡分压代替平衡浓度计算，分压总压物质的量分数)。(2)高温下，甲烷生成乙烷的反应如下：2
2、CH4C2H6H2。反应在初期阶段的速率方程为：rkcCH4，其中k为反应速率常数。设反应开始时的反应速率为r1，甲烷的转化率为时的反应速率为r2，则r2_r1。对于处于初期阶段的该反应，下列说法正确的是_。A增加甲烷浓度，r增大B增加H2浓度，r增大C乙烷的生成速率逐渐增大D降低反应温度，k减小(3)CH4和CO2都是比较稳定的分子，科学家利用电化学装置实现两种分子的耦合转化，其原理如图所示：阴极上的反应式为_。若生成的乙烯和乙烷的体积比为2:1，则消耗的CH4和CO2体积比为_。22020山东卷，18探究CH3OH合成反应化学平衡的影响因素，有利于提高CH3OH的产率。以CO2、H2为原料
3、合成CH3OH涉及的主要反应如下：.CO2 (g)3H2(g)CH3OH (g)H2O(g)H149.5kJmol1.CO(g)2H2(g)CH3OH(g)H290.4kJmol1.CO2(g)H2(g)CO(g)H2O(g)H3回答下列问题：(1)H3_kJmol1。(2)一定条件下，向体积为VL的恒容密闭容器中通入1molCO2和3molH2发生上述反应，达到平衡时，容器中CH3OH(g)为amol，CO为bmol，此时H2O(g)的浓度为_molL1(用含a、b、V的代数式表示，下同)，反应的平衡常数为_。(3)不同压强下，按照n(CO2)n(H2)13投料，实验测定CO2的平衡转化率和
4、CH3OH的平衡产率随温度的变化关系如图所示。已知：CO2的平衡转化率100%CH3OH的平衡产率100%其中纵坐标表示CO2平衡转化率的是图_(填“甲”或“乙”)；压强p1、p2、p3由大到小的顺序为_；图乙中T1温度时，三条曲线几乎交于一点的原因是_。(4)为同时提高CO2的平衡转化率和CH3OH的平衡产率，应选择的反应条件为_(填标号)。A低温、高压B高温、低压C低温、低压D高温、高压32020江苏卷，20CO2/HCOOH循环在氢能的贮存/释放、燃料电池等方面具有重要应用。(1)CO2催化加氢。在密闭容器中，向含有催化剂的KHCO3溶液(CO2与KOH溶液反应制得)中通入H2生成HCO
5、O，其离子方程式为_；其他条件不变，HCO转化为HCOO的转化率随温度的变化如图1所示。反应温度在4080范围内，HCO催化加氢的转化率迅速上升，其主要原因是_。(2)HCOOH燃料电池。研究HCOOH燃料电池性能的装置如图2所示，两电极区间用允许K、H通过的半透膜隔开。电池负极电极反应式为_；放电过程中需补充的物质A为_(填化学式)。图2所示的HCOOH燃料电池放电的本质是通过HCOOH与O2的反应，将化学能转化为电能，其反应的离子方程式为_。(3)HCOOH催化释氢。在催化剂作用下，HCOOH分解生成CO2和H2可能的反应机理如图3所示。HCOOD催化释氢反应除生成CO2外，还生成_(填化
6、学式)。研究发现：其他条件不变时，以HCOOK溶液代替HCOOH催化释氢的效果更佳，其具体优点是_。42020浙江1月，29研究NOx之间的转化具有重要意义。(1)已知：N2O4(g)2NO2(g)H0将一定量N2O4气体充入恒容的密闭容器中，控制反应温度为T1。下列可以作为反应达到平衡的判据是_。A气体的压强不变Bv正(N2O4)2v逆(NO2)CK不变D容器内气体的密度不变E容器内颜色不变t1时刻反应达到平衡，混合气体平衡总压强为p，N2O4气体的平衡转化率为75%，则反应N2O4(g)2NO2(g)的平衡常数Kp_对于气相反应，用某组分B的平衡压强p(B)代替物质的量浓度c(B)也可表示
7、平衡常数，记作Kp，如p(B)px(B)，p为平衡总压强，x(B)为平衡系统中B的物质的量分数。反应温度为T1时，c(N2O4)随t(时间)变化曲线如图1，画出0t2时段，c(NO2)随t变化的曲线。保持其他条件不变，改变反应温度为T2(T2T1)，再次画出0t2时段，c(NO2)随t变化趋势的曲线。图1(2)NO氧化反应：2NO(g)O2(g)2NO2(g)分两步进行，其反应过程能量变化示意图如图2。.2NO(g)N2O2(g)H1.N2O2(g)O2(g)=2NO2(g)H2图2决定NO氧化反应速率的步骤是_(填“”或“”)。在恒容的密闭容器中充入一定量的NO和O2气体，保持其他条件不变，
8、控制反应温度分别为T3和T4(T4T3)，测得c(NO)随t(时间)的变化曲线如图3。图3转化相同量的NO，在温度_(填“T3”或“T4”)下消耗的时间较长，试结合反应过程能量图(图2)分析其原因_。高考必考大题专练(二)化学原理综合应用题(A组)1解析：(1)根据题表中数据信息可写出热化学方程式()C2H6(g)O2(g)=2CO2(g)3H2O(l)H1560kJmol1、()C2H4(g)3O2(g)=2CO2(g)2H2O(l)H1411kJmol1、()H2(g)O2(g)=H2O(l)H286kJmol1，根据盖斯定律，由()()()得C2H6(g)=C2H4(g)H2(g)H11
9、37kJmol1。由于该反应为吸热反应、且为气体分子数增大的反应，因此可通过升高温度、减小体系压强等提高该反应的平衡转化率。设起始时C2H6和H2的物质的量均为1mol，列出三段式：C2H6(g)=C2H4(g)H2(g)起始量/mol101转化量/mol平衡量/mol11平衡时C2H6、C2H4和H2对应的分压分别为p、p和p，则该反应的平衡常数Kpp。(2)反应初始时可认为cCH41molL1，则根据初期阶段的速率方程可知kr1，当CH4的转化率为时，cCH4(1)molL1，则此时r2(1)r1。由rkcCH4可知，CH4的浓度越大，反应速率r越大，A项正确；增加H2浓度，CH4的浓度减
10、小或不变，则r减小或不变，B项错误；随着反应的进行，CH4的浓度逐渐减小，则反应速率逐渐减小，C项错误；降低温度，该反应进行非常缓慢甚至停止，即k也随着减小，D项正确。(3)结合图示可知CO2在阴极发生还原反应生成CO，即阴极上的反应式为CO22e=COO2。设生成C2H4和C2H6的物质的量分别为2mol和1mol，则反应中转移电子的物质的量为4mol22mol110mol，根据碳原子守恒，可知反应的CH4为6mol；则由CO2CO转移10mol电子，需消耗5molCO2，则反应中消耗CH4和CO2的体积比为6:5。答案：(1)137升高温度减小压强(增大体积)p(2)(1)AD(3)CO2
11、2e=COO26:52解析：本题考查盖斯定律的应用、平衡浓度及平衡常数的计算、化学平衡中的问题分析及化学平衡移动的分析等，考查的化学学科核心素养是宏观辨识与微观探析、变化观念与平衡思想、证据推理与模型认知。(1)分析三个热化学方程式，可应用盖斯定律计算，H3H1H249.5kJmol1(90.4kJmol1)40.9kJmol1。(2)由题述三个反应可知，平衡时H2O(g)的浓度等于CH3OH(g)和CO(g)的浓度之和，即H2O(g)的浓度为molL1。平衡时CH3OH(g)、CO(g)、H2O(g)的浓度分别为molL1、molL1、molL1，则从开始至平衡，消耗CO2(g)的浓度为()
12、molL1molL1，消耗H2(g)的浓度为()molL1molL1，即平衡时CO2(g)、H2(g)的浓度分别为molL1、molL1，则反应的平衡常数为。(3)反应为放热反应，故低温阶段，温度越高，CO2的平衡转化率越低，而反应为吸热反应，温度较高时，主要发生反应，则温度越高，CO2的平衡转化率越高，即图乙的纵坐标表示的是CO2的平衡转化率。反应为气体分子数减少的反应，反应为气体分子数不变的反应，因此压强越大，CO2的平衡转化率越高，故压强由大到小的顺序是p1、p2、p3。反应为吸热反应，温度较高时，主要发生反应，且反应前后气体分子数相等，故CO2的平衡转化率几乎不再受压强影响。(4)由上
13、述分析知，图甲、图乙的纵坐标分别表示CH3OH的平衡产率、CO2的平衡转化率，且p1p2p3，分析图像可知，应选择的反应条件为低温、高压，A项正确。答案：(1)40.9(2)(3)乙p1、p2、p3T1时以反应为主，反应前后气体分子数相等，压强改变对平衡没有影响(4)A3解析：本题考查离子方程式的书写、影响化学反应速率的因素、原电池的工作原理等知识，考查的化学学科核心素养是宏观辨识与微观探析、变化观念与平衡思想。(1)HCO和H2在催化剂的作用下反应生成HCOO，根据原子守恒和电荷守恒，可知生成物中还有水，据此可写出有关反应的离子方程式。适当升高温度时，催化剂的活性增强，HCO催化加氢的反应速
14、率增大，相同反应时间内，HCO催化加氢的转化率迅速上升。(2)负极发生氧化反应，碱性条件下，HCOO(其中的碳元素为2价)被氧化生成HCO(其中的碳元素为4价)，则负极的电极反应式为HCOO2OH2e=HCOH2O。正极反应中，Fe3被还原为Fe2，Fe2再被O2在酸性条件下氧化为Fe3，Fe3相当于催化剂，因为最终有K2SO4生成，O2氧化Fe2的过程中要消耗H，故需要补充的物质A为H2SO4。结合上述分析可知，HCOOH与O2反应的离子方程式为2HCOOH2OHO2=2HCO2H2O或2HCOOO2=2HCO。(3)根据原子守恒并结合题图3，可知HCOOD催化释氢反应除生成CO2外，还生成
15、HD。从题图3可以看出，HCOOH催化释氢的第一步是转化为HCOO，故以HCOOK溶液代替HCOOH催化释氢，可以提高释放氢气的速率，又HCOOK催化释氢时，氢元素的来源单一，提高释放出氢气的纯度。答案：(1)HCOH2HCOOH2O温度升高反应速率增大，温度升高催化剂的活性增强(2)HCOO2OH2e=HCOH2OH2SO42HCOOH2OHO2=2HCO2H2O或2HCOOO2=2HCO(3)HD提高释放氢气的速率，提高释放出氢气的纯度4解析：(1)恒容密闭容器中发生反应N2O4(g)2NO2(g)，是气体分子数增大的反应，当压强不变时，说明已经达到平衡状态，A正确；当v正(N2O4)2v
16、逆(NO2)时，正反应速率与逆反应速率不相等，未达到平衡状态，B错误；温度保持不变时，K始终保持不变，不能作为反应达到平衡的判据，C错误；因为是在恒容密闭容器内发生的反应，反应前后气体质量不变，密度也保持不变，故不能依此判定是否达到平衡，D错误；二氧化氮为红棕色，四氧化二氮为无色，可以依据颜色不变判定反应达平衡状态，E正确。设反应容器中加入1molN2O4(g)，列三段式：N2O4(g)2NO2(g)始：1mol0mol变：0.75mol1.5mol平：0.25mol1.5mol故平衡时，p(N2O4)pp，p(NO2)p，该反应的化学平衡常数Kpp。根据题图1，达到平衡状态时，N2O4(g)
17、的物质的量浓度为0.01molL1，则NO2的物质的量浓度为0.06molL1，又知该反应为吸热反应，T2T1，改变反应温度为T2时，反应速率加快，平衡正向移动，再次达平衡时，c(NO2)大于0.06molL1据此画出图像。(2)由题图2知，反应的活化能比反应的大，反应是慢反应，因此反应决定NO氧化反应速率。由题图3可以看出，T4时反应速率较慢，转化相同量的NO消耗时间较长。由题图2可以看出，反应和反应均为放热反应，温度升高，反应平衡逆移，N2O2(g)的物质的量浓度减小；N2O2(g)的物质的量浓度降低对反应速率的影响大于温度升高对反应速率的影响。答案：(1)AE(2)T4H10，温度升高，反应平衡逆移，c(N2O2)减小；浓度降低的影响大于温度对反应速率的影响
