2020版高考化学二轮复习 题型二 化学反应原理综合应用题课件

题型二化学反应原理综合应用题真题·考情『全国卷』1．[2019·全国卷Ⅰ，28]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：①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。②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”)。大于(2)721℃时，在密闭容器中将等物质的量的CO(g)和H2O(g)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)。A．＜0.25B．0.25C．0.25～0.50D．0.50E．＞0.50C(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ΔH________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__________________。小于2.02COOH*＋H*＋H2O*===COOH*＋2H*＋OH*(或H2O*===H*＋OH*)(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pH2O和pCO相等、pCO2和pH2相等。计算曲线a的反应在30～90min内的平均速率v－(a)＝_________kPa·min－1。467℃时pH2和pCO随时间变化关系的曲线分别是______________、________________。489℃时pH2和pCO随时间变化关系的曲线分别是________________、________________。0.0047bcad解析：本题涉及化学反应速率、化学平衡的相关计算及化学平衡移动的影响因素，主要考查学生运用图表、图形分析和解决化学问题的能力。借助水煤气变换反应认识化学变化有一定限度、速率，体现变化观念与平衡思想的学科核心素养。(1)相同温度下，分别用H2、CO还原CoO(s)，平衡时H2的物质的量分数(0.0250)大于CO的物质的量分数(0.0192)，说明转化率：H2CO，故还原CoO(s)为Co(s)的倾向：COH2。(2)利用“三段式”解答。721℃时，设气体反应物开始浓度均为1mol·L－1，则H2(g)＋CoO(s)Co(s)＋H2O(g)起始(mol·L－1)10转化(mol·L－1)xx平衡(mol·L－1)1－xx则有1－x1＝0.0250，解得x＝0.975，故K1＝cH2OcH2＝x1－x＝39；CO(g)＋CoO(s)Co(s)＋CO2(g)起始(mol·L－1)10转化(mol·L－1)yy平衡(mol·L－1)1－yy则有1－y1＝0.0192，解得y＝0.9808，故K2＝cCO2cCO＝y1－y＝0.98080.0192≈51；CO(g)＋H2O(g)CO2(g)＋H2(g)起始(mol·L－1)1100转化(mol·L－1)zzzz平衡(mol·L－1)1－z1－zzz则有K3＝z21－z2＝K2K1＝5139，解得z＝0.5327。H2的物质的量分数为z2＝0.2664，故选C。(3)观察计算机模拟结果，据ΔH＝生成物总能量－反应物总能量，可知ΔH＝－0.72－00；该历程中最大能垒(活化能)E正＝1.86eV－(－0.16eV)＝2.02eV，该步骤的化学方程式为COOH*＋H*＋H2O*===COOH*＋2H*＋OH*或H2O*===H*＋OH*。(4)v(a)＝4.08－3.80kPa60min≈0.0047kPa·min－1；据“先拐先平数值大”原则，结合图像可知，虚线(a、d)表示489℃时气体分压变化曲线，实线(b、c)表示467℃时气体分压变化曲线；当温度由467℃升至489℃时，平衡逆向移动，则pH2减小，pCO增大，由图像可知，b→a气体分压减小，故曲线b表示467℃时pH2变化曲线，曲线a表示489℃时pH2变化曲线；c→d气体分压增大，则曲线c表示467℃时，pCO变化曲线，曲线d表示489℃时pCO变化曲线。2．[2019·全国卷Ⅱ，27]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)ΔH1＝100.3kJ·mol－1①H2(g)＋I2(g)===2HI(g)ΔH2＝－11.0kJ·mol－1②对于反应：(g)＋I2(g)===(g)＋2HI(g)③ΔH3＝________kJ·mol－1。89.3(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③，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，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40%3.56×104BD(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)。A．T1T2B．a点的反应速率小于c点的反应速率C．a点的正反应速率大于b点的逆反应速率D．b点时二聚体的浓度为0.45mol·L－1CD(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)。该电解池的阳极为________，总反应为__________________________________________。电解制备需要在无水条件下进行，原因为________。Fe电极Fe＋2===＋H2↑[Fe＋2C5H6===Fe(C5H5)2＋H2↑]水会阻碍中间物Na的生成；水会电解生成OH－，进一步与Fe2＋反应生成Fe(OH)2解析：本题涉及的考点有利用盖斯定律计算ΔH、化学平衡的相关计算、化学平衡移动的影响因素、化学反应速率的影响因素、电解池阴阳极的判断和总反应式的书写。考查了学生将实际问题分解，运用相关知识分析和解决化学问题的能力。(1)根据盖斯定律可得，ΔH3＝ΔH1＋ΔH2＝100.3kJ·mol－1－11.0kJ·mol－1＝＋89.3kJ·mol－1。(2)平衡时总压增加了20%，即气体总物质的量增加了20%。设碘和环戊烯的初始投料均为xmol，平衡时环戊烯的转化量为Δxmol，则平衡时体系中气体总物质的量增加了Δxmol，Δxmol＝2x×20%＝0.4x，环戊烯的转化率＝Δxx×100%＝0.4xx×100%＝40%；起始总压为105Pa，平衡总压为1.2×105Pa，可得出平衡时I2、、、HI的分压依次为3×104Pa、3×104Pa、2×104Pa、4×104Pa，Kp＝2×104×4×10423×104×3×104Pa≈3.56×104Pa。A项，通入惰性气体增加了体系总压强，但本质上未改变相关气体的分压，气体浓度不变，平衡不移动，环戊烯平衡转化率不变，故错误；B项，该反应是吸热反应，提高温度平衡正向移动，环戊烯平衡转化率增加，故正确；C项，增加环戊烯浓度可以使平衡正向移动，但环戊烯平衡转化率降低，故错误；D项，增加碘浓度可以使环戊烯的平衡转化率增加，故正确。(3)A项，观察不同温度下曲线的变化趋势，不难发现T2时反应更快，则T2T1，故错误；B项，a点对应温度低于c点对应温度，但a点环戊二烯浓度大于c点环戊二烯的浓度，故v(a)与v(c)大小无法确定，故错误；C项，v(a，正)v(a，逆)，v(b，正)v(b，逆)，又v(a，正)v(b，正)，则v(a，正)必然大于v(b，逆)，故正确；D项，由图像可知b点环戊二烯的浓度为0.6mol·L－1，环戊二烯转化的浓度＝1.5mol·L－1－0.6mol·L－1＝0.9mol·L－1，则生成的二聚体的浓度＝0.9mol·L－1×12＝0.45mol·L－1，故正确。(4)根据反应历程可知，铁电极溶解生成了Fe2＋，故应让Fe电极作电解池的阳极；由反应历程可知，反应物为Fe与环戊二烯，生成物为二茂铁和H2，再根据原子守恒写出总反应式；根据反应历程中有Na生成，水会与Na反应，从而中止反应，且电解过程中水会在阴极生成OH－，进一步与Fe2＋反应生成Fe(OH)2。3．[2019·全国卷Ⅲ，28]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1:1、4:1、7:1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)＝1:1的数据计算K(400℃)＝_______________________(列出计算式)。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cc(O2)过低、过高的不利影响分别、大于0.422×0.4221－0.844×1－0.21c0O2和Cl2分离能耗较高HCl转化率较低(2)Deacon直接氧化法可按下列催化过程进行：CuCl2(s)===CuCl(s)＋12Cl2(g)ΔH1＝83kJ·mol－1CuCl(s)＋12O2(g)===CuO(s)＋12Cl2(g)ΔH2＝－20kJ·mol－1CuO(s)＋2HCl(g)===CuCl2(s)＋H2O(g)ΔH3＝－121kJ·mol－1则4HCl(g)＋O2(g)===2Cl2(g)＋2H2O(g)的ΔH＝________kJ·mol－1。－116(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)增加反应体系压强、及时分离出产物(4)在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1mol电子，需消耗氧气________L(标准状况)。Fe3＋＋e－===Fe2＋，4Fe2＋＋O2＋4H＋===4Fe3＋＋2H2O5.6解析：本题涉及的考点有化学平衡常数的计算及影响因素、外界条件对转化率的影响、利用盖斯定律计算ΔH、电极方程式的书写、氧化还原反应中的相关计算。考查学生对图像的理解，获取有关知识并进行加工、吸收的能力和运用相关知识分析、解决简单化学问题的能力。体现了化学变化有一定限度，是可以调控的，体现了变化观念与平衡思想的学科核心素养。(1)由题图可知，温度升高，HCl平衡转化率降低，即平衡逆向移动，则该可逆反应的正反应是放热反应，故K(300℃)K(400℃)；随着进料浓度比cc(O2)逐渐增大，HCl平衡转化率逐渐降低，所以图中三条曲线由上到下分别对应的进料浓度比c(HCl):c(O2)为1:1、4:1、7:1,400℃、c(HCl):c(O2)＝1:1时，HCl的平衡转化率为84%。设H