2022屆新教材高考化學(xué)一輪復(fù)習(xí)大題專練二化學(xué)原理綜合應(yīng)用題A組﹙含解析﹚

1、化學(xué)原理綜合應(yīng)用題(A組)12020全國卷，28天然氣的主要成分為CH4，一般還含有C2H6等烴類，是重要的燃料和化工原料。(1)乙烷在一定條件可發(fā)生如下反應(yīng)：C2H6(g)=C2H4(g)H2(g)H1，相關(guān)物質(zhì)的燃燒熱數(shù)據(jù)如表所示：物質(zhì)C2H6(g)C2H4(g)H2(g)燃燒熱H/(kJmol11_kJmol1。提高該反應(yīng)平衡轉(zhuǎn)化率的方法有_、_。容器中通入等物質(zhì)的量的乙烷和氫氣，在等壓下(p)發(fā)生上述反應(yīng)，乙烷的平衡轉(zhuǎn)化率為。反應(yīng)的平衡常數(shù)Kp_(用平衡分壓代替平衡濃度計算，分壓總壓物質(zhì)的量分?jǐn)?shù))。(2)高溫下，甲烷生成乙烷的反應(yīng)如下：2CH4C2H6H2。反

2、應(yīng)在初期階段的速率方程為：rkcCH4，其中k為反應(yīng)速率常數(shù)。設(shè)反應(yīng)開始時的反應(yīng)速率為r1，甲烷的轉(zhuǎn)化率為時的反應(yīng)速率為r2，則r2_r1。對于處于初期階段的該反應(yīng)，下列說法正確的是_。A增加甲烷濃度，r增大B增加H2濃度，r增大C乙烷的生成速率逐漸增大D降低反應(yīng)溫度，k減小(3)CH4和CO2都是比較穩(wěn)定的分子，科學(xué)家利用電化學(xué)裝置實現(xiàn)兩種分子的耦合轉(zhuǎn)化，其原理如圖所示：陰極上的反應(yīng)式為_。若生成的乙烯和乙烷的體積比為2:1，則消耗的CH4和CO2體積比為_。22020山東卷，18探究CH3OH合成反應(yīng)化學(xué)平衡的影響因素，有利于提高CH3OH的產(chǎn)率。以CO2、H2為原料合成CH3OH涉及的主

3、要反應(yīng)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回答下列問題：(1)H3_kJmol1。(2)一定條件下，向體積為VL的恒容密閉容器中通入1molCO2和3molH2發(fā)生上述反應(yīng)，達(dá)到平衡時，容器中CH3OH(g)為amol，CO為bmol，此時H2O(g)的濃度為_molL1(用含a、b、V的代數(shù)式表示，下同)，反應(yīng)的平衡常數(shù)為_。(3)不同壓強下，按照n(CO2)n(H2)13投料，實驗測定CO2的平衡轉(zhuǎn)化率和CH3OH的平衡產(chǎn)率隨

4、溫度的變化關(guān)系如圖所示。已知：CO2的平衡轉(zhuǎn)化率100%CH3OH的平衡產(chǎn)率100%其中縱坐標(biāo)表示CO2平衡轉(zhuǎn)化率的是圖_(填“甲”或“乙”)；壓強p1、p2、p3由大到小的順序為_；圖乙中T1溫度時，三條曲線幾乎交于一點的原因是_。(4)為同時提高CO2的平衡轉(zhuǎn)化率和CH3OH的平衡產(chǎn)率，應(yīng)選擇的反應(yīng)條件為_(填標(biāo)號)。A低溫、高壓B高溫、低壓C低溫、低壓D高溫、高壓32020江蘇卷，20CO2/HCOOH循環(huán)在氫能的貯存/釋放、燃料電池等方面具有重要應(yīng)用。(1)CO2催化加氫。在密閉容器中，向含有催化劑的KHCO3溶液(CO2與KOH溶液反應(yīng)制得)中通入H2生成HCOO，其離子方程式為_；

5、其他條件不變，HCO轉(zhuǎn)化為HCOO的轉(zhuǎn)化率隨溫度的變化如圖1所示。反應(yīng)溫度在4080范圍內(nèi)，HCO催化加氫的轉(zhuǎn)化率迅速上升，其主要原因是_。(2)HCOOH燃料電池。研究HCOOH燃料電池性能的裝置如圖2所示，兩電極區(qū)間用允許K、H通過的半透膜隔開。電池負(fù)極電極反應(yīng)式為_；放電過程中需補充的物質(zhì)A為_(填化學(xué)式)。圖2所示的HCOOH燃料電池放電的本質(zhì)是通過HCOOH與O2的反應(yīng)，將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能，其反應(yīng)的離子方程式為_。(3)HCOOH催化釋氫。在催化劑作用下，HCOOH分解生成CO2和H2可能的反應(yīng)機理如圖3所示。HCOOD催化釋氫反應(yīng)除生成CO2外，還生成_(填化學(xué)式)。研究發(fā)現(xiàn)：其他

6、條件不變時，以HCOOK溶液代替HCOOH催化釋氫的效果更佳，其具體優(yōu)點是_。42020浙江1月，29研究NOx之間的轉(zhuǎn)化具有重要意義。(1)已知：N2O4(g)2NO2(g)H0將一定量N2O4氣體充入恒容的密閉容器中，控制反應(yīng)溫度為T1。下列可以作為反應(yīng)達(dá)到平衡的判據(jù)是_。A氣體的壓強不變Bv正(N2O4)2v逆(NO2)CK不變D容器內(nèi)氣體的密度不變E容器內(nèi)顏色不變t1時刻反應(yīng)達(dá)到平衡，混合氣體平衡總壓強為p，N2O4氣體的平衡轉(zhuǎn)化率為75%，則反應(yīng)N2O4(g)2NO2(g)的平衡常數(shù)Kp_對于氣相反應(yīng)，用某組分B的平衡壓強p(B)代替物質(zhì)的量濃度c(B)也可表示平衡常數(shù)，記作Kp，如

7、p(B)px(B)，p為平衡總壓強，x(B)為平衡系統(tǒng)中B的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)。反應(yīng)溫度為T1時，c(N2O4)隨t(時間)變化曲線如圖1，畫出0t2時段，c(NO2)隨t變化的曲線。保持其他條件不變，改變反應(yīng)溫度為T2(T2T1)，再次畫出0t2時段，c(NO2)隨t變化趨勢的曲線。圖1(2)NO氧化反應(yīng)：2NO(g)O2(g)2NO2(g)分兩步進(jìn)行，其反應(yīng)過程能量變化示意圖如圖2。.2NO(g)N2O2(g)H1.N2O2(g)O2(g)=2NO2(g)H2圖2決定NO氧化反應(yīng)速率的步驟是_(填“”或“”)。在恒容的密閉容器中充入一定量的NO和O2氣體，保持其他條件不變，控制反應(yīng)溫度分別為T3

8、和T4(T4T3)，測得c(NO)隨t(時間)的變化曲線如圖3。圖3轉(zhuǎn)化相同量的NO，在溫度_(填“T3”或“T4”)下消耗的時間較長，試結(jié)合反應(yīng)過程能量圖(圖2)分析其原因_。高考必考大題專練(二)化學(xué)原理綜合應(yīng)用題(A組)1解析：(1)根據(jù)題表中數(shù)據(jù)信息可寫出熱化學(xué)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，根據(jù)蓋斯定律，由()()()得C2H6(g)=C2H4(g)H2(g)H1137kJmol1。由于

9、該反應(yīng)為吸熱反應(yīng)、且為氣體分子數(shù)增大的反應(yīng)，因此可通過升高溫度、減小體系壓強等提高該反應(yīng)的平衡轉(zhuǎn)化率。設(shè)起始時C2H6和H2的物質(zhì)的量均為1mol，列出三段式：C2H6(g)=C2H4(g)H2(g)起始量/mol101轉(zhuǎn)化量/mol平衡量/mol11平衡時C2H6、C2H4和H2對應(yīng)的分壓分別為p、p和p，則該反應(yīng)的平衡常數(shù)Kpp。(2)反應(yīng)初始時可認(rèn)為cCH41molL1，則根據(jù)初期階段的速率方程可知kr1，當(dāng)CH4的轉(zhuǎn)化率為時，cCH4(1)molL1，則此時r2(1)r1。由rkcCH4可知，CH4的濃度越大，反應(yīng)速率r越大，A項正確；增加H2濃度，CH4的濃度減小或不變，則r減小或不

10、變，B項錯誤；隨著反應(yīng)的進(jìn)行，CH4的濃度逐漸減小，則反應(yīng)速率逐漸減小，C項錯誤；降低溫度，該反應(yīng)進(jìn)行非常緩慢甚至停止，即k也隨著減小，D項正確。(3)結(jié)合圖示可知CO2在陰極發(fā)生還原反應(yīng)生成CO，即陰極上的反應(yīng)式為CO22e=COO2。設(shè)生成C2H4和C2H6的物質(zhì)的量分別為2mol和1mol，則反應(yīng)中轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量為4mol22mol110mol，根據(jù)碳原子守恒，可知反應(yīng)的CH4為6mol；則由CO2CO轉(zhuǎn)移10mol電子，需消耗5molCO2，則反應(yīng)中消耗CH4和CO2的體積比為6:5。答案：(1)137升高溫度減小壓強(增大體積)p(2)(1)AD(3)CO22e=COO26:52

11、解析：本題考查蓋斯定律的應(yīng)用、平衡濃度及平衡常數(shù)的計算、化學(xué)平衡中的問題分析及化學(xué)平衡移動的分析等，考查的化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)是宏觀辨識與微觀探析、變化觀念與平衡思想、證據(jù)推理與模型認(rèn)知。(1)分析三個熱化學(xué)方程式，可應(yīng)用蓋斯定律計算，H3H1H249.5kJmol1(90.4kJmol1)40.9kJmol1。(2)由題述三個反應(yīng)可知，平衡時H2O(g)的濃度等于CH3OH(g)和CO(g)的濃度之和，即H2O(g)的濃度為molL1。平衡時CH3OH(g)、CO(g)、H2O(g)的濃度分別為molL1、molL1、molL1，則從開始至平衡，消耗CO2(g)的濃度為()molL1molL1，

12、消耗H2(g)的濃度為()molL1molL1，即平衡時CO2(g)、H2(g)的濃度分別為molL1、molL1，則反應(yīng)的平衡常數(shù)為。(3)反應(yīng)為放熱反應(yīng)，故低溫階段，溫度越高，CO2的平衡轉(zhuǎn)化率越低，而反應(yīng)為吸熱反應(yīng)，溫度較高時，主要發(fā)生反應(yīng)，則溫度越高，CO2的平衡轉(zhuǎn)化率越高，即圖乙的縱坐標(biāo)表示的是CO2的平衡轉(zhuǎn)化率。反應(yīng)為氣體分子數(shù)減少的反應(yīng)，反應(yīng)為氣體分子數(shù)不變的反應(yīng)，因此壓強越大，CO2的平衡轉(zhuǎn)化率越高，故壓強由大到小的順序是p1、p2、p3。反應(yīng)為吸熱反應(yīng)，溫度較高時，主要發(fā)生反應(yīng)，且反應(yīng)前后氣體分子數(shù)相等，故CO2的平衡轉(zhuǎn)化率幾乎不再受壓強影響。(4)由上述分析知，圖甲、圖乙的

13、縱坐標(biāo)分別表示CH3OH的平衡產(chǎn)率、CO2的平衡轉(zhuǎn)化率，且p1p2p3，分析圖像可知，應(yīng)選擇的反應(yīng)條件為低溫、高壓，A項正確。答案：(1)40.9(2)(3)乙p1、p2、p3T1時以反應(yīng)為主，反應(yīng)前后氣體分子數(shù)相等，壓強改變對平衡沒有影響(4)A3解析：本題考查離子方程式的書寫、影響化學(xué)反應(yīng)速率的因素、原電池的工作原理等知識，考查的化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)是宏觀辨識與微觀探析、變化觀念與平衡思想。(1)HCO和H2在催化劑的作用下反應(yīng)生成HCOO，根據(jù)原子守恒和電荷守恒，可知生成物中還有水，據(jù)此可寫出有關(guān)反應(yīng)的離子方程式。適當(dāng)升高溫度時，催化劑的活性增強，HCO催化加氫的反應(yīng)速率增大，相同反應(yīng)時間內(nèi)

14、，HCO催化加氫的轉(zhuǎn)化率迅速上升。(2)負(fù)極發(fā)生氧化反應(yīng)，堿性條件下，HCOO(其中的碳元素為2價)被氧化生成HCO(其中的碳元素為4價)，則負(fù)極的電極反應(yīng)式為HCOO2OH2e=HCOH2O。正極反應(yīng)中，F(xiàn)e3被還原為Fe2，F(xiàn)e2再被O2在酸性條件下氧化為Fe3，F(xiàn)e3相當(dāng)于催化劑，因為最終有K2SO4生成，O2氧化Fe2的過程中要消耗H，故需要補充的物質(zhì)A為H2SO4。結(jié)合上述分析可知，HCOOH與O2反應(yīng)的離子方程式為2HCOOH2OHO2=2HCO2H2O或2HCOOO2=2HCO。(3)根據(jù)原子守恒并結(jié)合題圖3，可知HCOOD催化釋氫反應(yīng)除生成CO2外，還生成HD。從題圖3可以看出

15、，HCOOH催化釋氫的第一步是轉(zhuǎn)化為HCOO，故以HCOOK溶液代替HCOOH催化釋氫，可以提高釋放氫氣的速率，又HCOOK催化釋氫時，氫元素的來源單一，提高釋放出氫氣的純度。答案：(1)HCOH2HCOOH2O溫度升高反應(yīng)速率增大，溫度升高催化劑的活性增強(2)HCOO2OH2e=HCOH2OH2SO42HCOOH2OHO2=2HCO2H2O或2HCOOO2=2HCO(3)HD提高釋放氫氣的速率，提高釋放出氫氣的純度4解析：(1)恒容密閉容器中發(fā)生反應(yīng)N2O4(g)2NO2(g)，是氣體分子數(shù)增大的反應(yīng)，當(dāng)壓強不變時，說明已經(jīng)達(dá)到平衡狀態(tài)，A正確；當(dāng)v正(N2O4)2v逆(NO2)時，正反應(yīng)

16、速率與逆反應(yīng)速率不相等，未達(dá)到平衡狀態(tài)，B錯誤；溫度保持不變時，K始終保持不變，不能作為反應(yīng)達(dá)到平衡的判據(jù)，C錯誤；因為是在恒容密閉容器內(nèi)發(fā)生的反應(yīng)，反應(yīng)前后氣體質(zhì)量不變，密度也保持不變，故不能依此判定是否達(dá)到平衡，D錯誤；二氧化氮為紅棕色，四氧化二氮為無色，可以依據(jù)顏色不變判定反應(yīng)達(dá)平衡狀態(tài)，E正確。設(shè)反應(yīng)容器中加入1molN2O4(g)，列三段式：N2O4(g)2NO2(g)始：1mol0mol變：0.75mol1.5mol平：0.25mol1.5mol故平衡時，p(N2O4)pp，p(NO2)p，該反應(yīng)的化學(xué)平衡常數(shù)Kpp。根據(jù)題圖1，達(dá)到平衡狀態(tài)時，N2O4(g)的物質(zhì)的量濃度為0.01molL1，則NO2的物質(zhì)的量濃度為0.06molL1，又知該反應(yīng)為吸熱反應(yīng)，T2T1，改變反應(yīng)溫度為T2時，反應(yīng)速率加快，平衡正向移動