高考化学压轴题11 反应原理综合题（解析版）

压轴题11反应原理综合题该题型一般取材于能源、环境保护、化工生产等情景，或者以元素化合物知识为载体，以工业生产为背景，通过某个气相或者溶液中的可逆反应切入。题目围绕一个主题，以“拼盘”的形式呈现,结合图像、表格、数据、装置等信息，综合考查化学反应速率、化学平衡及其影响因素、化学反应中的能量转化、盖斯定律及其应用、热化学方程式的书写、原电池、电解池原理及其电极反应式的书写、水溶液中的离子平衡等知识，甚至还融合考查氧化还原反应、离子反应，涉及知识点较多，但各个小题又比较相对独立。题目的综合性强，化学信息较多，设问角度灵活多变，侧重考查考生接受、整合信息的能力、应用化学知识解决实际问题的能力。解答反应原理综合题要坚持审题“三读”，审慎作答。1.泛读：浏览全题，明确已知和待求解的问题。2.细读：把握关键字、词、数量关系、图表中信息含义等。3.精读：深入思考，注意挖掘隐含信息。认真审题后，根据题目中所给出的文字、图像、数据等提炼出重要的信息，联系相关理论解题，组织答案。书写答案时要“细心、规范、整洁”，避免无谓失分。由于试题篇幅较长，情境、取材较新，同时联系生产、生活实际进行考查，难度较大，可以理解为高考化学的压轴题型。所以解题时要采用逐个分析、各个击破的方法，认真分析每个小题考查的知识点，迅速转变思路，防止在一个知识点、一个思路上“走到底”。平常训练应注重计算能力(重点训练平衡常数以及转化率的计算)、语言表述能力(利用平衡原理解释实际问题)的培养，提高解读图像的能力，掌握解题技巧。电化学应重点掌握电极反应式的书写技巧以及有关电池参数方面的计算，应用盖斯定律解题时要先确定热化学方程式的组合关系，再确定ΔH间的计算关系。非选择题：本题共20小题。1．氮元素在生命发育、良好生态构建中具有十分重要的地位。回答下列问题：(1)已知：①2NO2(g)+4CO(g)⇌4CO2(g)+N2(g)  ΔH1=-1200kJ·mo1-1②2NO2(g)+N2(g)⇌4NO(g) ΔH1=+294kJ·mo1-1 2CO(g)+2NO(g)⇌2CO2(g)+N2(g) ΔH=___________，该反应在较_____(填“高”或“低”)温度下能自发进行。(2)反应2CO(g)+2NO(g)⇌2CO2(g)+N2(g)的净反应速率v=v正-v逆=k正·c2(CO)·c2(NO)-k逆·c2(CO2)·c(N2)，其中k正、k逆分别为正、逆反应的速率常数(只与温度有关)。①加压后净反应速率v将___________(填“增大”“减小”或“不变”)，若改变温度后减小，则改变温度的方式是___________。②若某温度下该反应的平衡常数K=200，k正=40则k逆=___________。(3)向某密闭容器中通入4molNO2、8molCO，控制适当条件使其发生反应2NO2(g)+4CO(g)⇌4CO2(g)+N2(g)，测得不同温度、压强下NO2的平衡转化率如图1所示；相同压强时，不同催化剂(甲、乙)、温度下，相同时间内NO2的转化率如图2所示。①X表示___________(填“温度”或“压强”)，Y1___________Y2(填“>”或“<”)。②与A点对应的反应中，容器容积为2L，则A点温度下平衡常数K=___________。工业生产中该反应合适的生产条件是___________。【答案】(1)-747kJ/mol低(2)增大升高温度0.2(3)压强<0.5使用催化剂甲、温度控制在200℃左右【详解】（1）根据盖斯定律，该反应可由得到，则ΔH=；ΔH<0，ΔS<0，反应在低温下自发进行，故答案为：-747kJ/mol；低；（2）①加压后，平衡正向移动，则v正>v逆,v正-v逆>0，净反应速率增大；反应达到平衡状态时v正=v逆，则k正·c2(CO)·c2(NO)=k逆·c2(CO2)·c2(N2)，==K，该反应为放热反应，若改变温度后减小，即K减小，可知平衡逆向移动，温度应升高，故答案为：增大；升高温度；②由以上分析可知=K，K=200，k正=40则k逆=0.2，故答案为：0.2；（3）①该反应为放热反应，若升高温度平衡逆向移动，NO2转化率降低，与图像不符，X不是温度，该反应正向气体分子数减小，增大压强平衡正向移动，NO2转化率增大，与图像符合，故X为压强；Y代表温度，且温度降低时平衡正向移动，二氧化氮的转化率增大，则Y1小于Y2，故答案为：压强；<；②结合已知条件列出三段式：容器体积2L，则该反应的平衡常数K=。图2可知相同温度条件下使用催化剂甲时二氧化氮的转化率大于催化剂乙，且催化剂甲在200℃左右时二氧化氮的转化率最大，因此选择的条件为催化剂甲、温度控制在200℃左右；故答案为：；使用催化剂甲、温度控制在200℃左右。2．丙烯是合成有机物的基本原料之一，工业上可以通过石油裂化和裂解获得。(1)用于合成异丙醇。已知：①2CH3CH(OH)CH3(g)+9O2(g)6CO2(g)+8H2O(g) ΔH1=—akJ·mol-1②2CH3CH=CH2(g)+9O2(g)6CO2(g)+6H2O(g) ΔH2=—bkJ·mol-1(a>b)若CH3CH=CH2(g)+H2O(g)CH3CH(OH)CH3(g) ΔH，该反应逆反应的活化能为ckJ·mol-1，则正反应的活化能为___________kJ·mol-1(用含a、b、c的代数式表示)。(2)丙烷氧化脱氢制备丙烯的反应为C3H8(g)+O2(g)C3H6(g)+H2O(g)ΔH<0。一定条件下，恒压密闭容器中C3H8与O2起始物质的量比分别为2：1、1：1、1：2、1：3，平衡时C3H8的体积分数[φ(C3H8)]随温度、的变化关系如图所示。①表示=1：2的曲线是___________(填“I”“II”“III”或“IV”)。②T3___________T4(填“>”或“<”)，原因是___________。③M点时，O2的转化率是___________(保留三位有效数字)。(3)在HZSM-5催化下用甲醇可制取丙烯，反应为3CH3OH(g)C3H6(g)+3H2O(g) ΔH，一定温度下，向2L恒容密闭容器中通入3molCH3OH(g)，平衡时，n(C3H6)=0.6mol，下列说法正确的是___________(填字母)。A．HZSM-5能提高该反应的平衡转化率B．达到平衡时，再向容器中通入1.5molCH3OH(g)，重新达到平衡时C3H6的浓度增大C．达到平衡后，再通入物质的量均为0.6mol的CH3OH(g)、C3H6(g)、H2O(g)，此时平衡逆向移动D．若起始时向2L绝热恒容密闭容器中通入3molCH3OH(g)，平衡时，n(H2O)=1.6mol，则ΔH<0(4)工业上用“丙烯氨氧化法”制备丙烯腈(CH2=CHCN)包括如下反应：I．C3H6(g)+NH3(g)+O2(g)CH2=CHCN(g)+3H2O(g)II．C3H6(g)+O2(g)CH2=CHCHO(g)+H2O(g)(副反应)向T°C、压强为28MPa的恒压密闭容器中通入1mol丙烯、1mol氨气和4.8mol氧气发生反应I、II，容器内H2O(g)、CH2=CHCN(g)、C3H6(g)的物质的量(n)随时间(t)的变化关系如图所示：①图中表示CH2=CHCN(g)的曲线是___________(填“a”“b”或“c”)。②平衡时，CH2=CHCHO(g)的分压p(CH2=CHCHO)=___________MPa。③反应II的压强平衡常数Kp=___________(Kp为用分压表示的平衡常数，分压=总压×物质的量分数)。【答案】(1)()(2)I<该反应是放热反应，C3H8与O2起始物质的量比相同时，升高温度，平衡逆向移动，C3H8体积分数增大，故横坐标向左是升高温度，所以T3化学平衡不移动，反应的平衡转化率不变，故错误；B．达到平衡时，向恒容密闭容器中通入1.5mol丙醇相当于增大压强，该反应是气体体积增大的反应，平衡向逆反应方向移动，则重新达到平衡时丙烯的浓度增大，故正确；C．达到平衡后，再通入物质的量均为0.6mol的丙醇、丙烯、水蒸气，反应的浓度熵Qc=≈1.42＞K，则平衡向逆反应方向移动，故正确；D．若起始时向2L绝热恒容密闭容器中通入3mol丙醇，平衡时水蒸气的物质的量为1.6mol说明平衡向逆反应方向移动，若该反应为放热反应，反应放出的热量使反应温度升高，平衡向逆反应方向移动，若该反应为吸热反应，反应吸收热量使反应温度降低，平衡向逆反应方向移动，则起始时向2L绝热恒容密闭容器中通入3mol丙醇，平衡时水蒸气的物质的量为1.6mol不能确定该反应是放热反应还是吸热反应，故错误；故选BC；（4）由方程式可知，三种物质中，丙烯是反应物、CH2=CHCN(g)和水蒸气是生成物，所以图中表示丙烯的曲线是b，CH2=CHCN(g)的物质的量小于水蒸气，则图中表示CH2=CHCN(g)、水蒸气的曲线分别是a、c，设平衡时生成CH2=CHCN(g)、CH2=CHCHO(g)的物质的量分别为amol、bmol，由题给数据可建立如下三段式：由图可知，水蒸气的物质的量为1.4mol，丙烯和CH2=CHCN(g)的物质的量相等，则由题意可得：①3a+b=1.4，②1—a—b=a，解得a=0.4、b=0.2，总物质的量为7mol；①由分析可知，图中表示CH2=CHCN(g)的曲线是b，故答案为：b；②由三段式数据可知，平衡时，丙烯醛的分压p(CH2=CHCHO)=×28MPa=0.8MPa，故答案为：0.8；③由三段式数据可知，平衡时，丙烯、氧气、丙烯醛、水蒸气的平衡分压分别为×28MPa=1.6MPa、×28MPa=16MPa、×28MPa=0.8MPa、×28MPa=5.6MPa，反应II的压强平衡常数Kp==0.175，故答案为：0.175。3．二氧化碳加氢可转化为二甲醚()，既可以降低二氧化碳排放量，也可以得到性能优良的汽车燃料。回答下列问题：(1)加氢合成甲醇以及甲醇脱水生成二甲醚的热化学方程式如下：    则的___________。(2)向一容积为2L的恒容密闭容器中通入2moL和6mol，一定温度下发生反应。起始总压为pPa，20min时达到化学平衡状态，测得的物质的量分数为12.5%。①平衡时总压为___________Pa。②达到化学平衡状态时，下列有关叙述正确的是___________(填标号)。A．B．容器内气体压强不再发生改变C．向容器内通入少量氦气，则平衡向正反应方向移动D．向容器内再通入1mol和3mol，重新达到平衡后，的体积