2024屆五年高考化學(xué)真題分類訓(xùn)練：專題十三 化學(xué)反應(yīng)原理的綜合應(yīng)用

第頁(yè)專題十三化學(xué)反應(yīng)原理的綜合應(yīng)用題組一1.[2021海南，10分]碳及其化合物間的轉(zhuǎn)化廣泛存在于自然界及人類的生產(chǎn)和生活中。已知25℃，100kPa①1mol葡萄糖[C6H12O6s]②CO回答問(wèn)題：（1）25℃時(shí)，CO2g與H2Ol經(jīng)光合作用生成葡萄糖[C6H12O[解析]由已知①可得C6H12O6s+6O2g（2）25℃，100kPa時(shí)，氣態(tài)分子斷開(kāi)1mol化學(xué)鍵的焓變稱為鍵焓。已知OO、CO鍵的鍵焓分別為495kJ?mol?1、799kJ?[解析]設(shè)CO中碳氧鍵的鍵焓為xkJ?mol?1，根據(jù)鍵焓定義,由已知②可得x+（3）溶于水的CO2只有部分轉(zhuǎn)化為H2CO3aq，大部分以水合CO2的形式存在，水合CO2可用CO2aq表示。已知25℃時(shí)，H2CO3aq?CO2aq+[解析]反應(yīng)達(dá)平衡時(shí)，K=cCO2cH2CO（4）25℃時(shí)，潮濕的石膏雕像表面會(huì)發(fā)生反應(yīng)：CaSO4s+CO32?aq?CaCO3[解析]已知KspCaSO4=cCa2+（5）溶洞景區(qū)限制參觀的游客數(shù)量，主要原因之一是游客呼吸產(chǎn)生的氣體對(duì)鐘乳石有破壞作用，從化學(xué)平衡的角度說(shuō)明其原因鐘乳石的主要成分是CaCO3，游客呼出的CO2氣體可與CaCO3發(fā)生反應(yīng)CaCO3+CO2+H2OCa2++2HCO32.[2021全國(guó)乙卷，15分]一氯化碘ICl是一種鹵素互化物，具有強(qiáng)氧化性，可與金屬直接反應(yīng)，也可用作有機(jī)合成中的碘化劑。回答下列問(wèn)題：（1）歷史上海藻提碘中得到一種紅棕色液體，由于性質(zhì)相似，Liebig誤認(rèn)為是ICl,從而錯(cuò)過(guò)了一種新元素的發(fā)現(xiàn)。該元素是溴（或Br）。[解析]根據(jù)題給信息“得到一種紅棕色液體”，且含有一種新元素，結(jié)合鹵素的性質(zhì)，可知所得液體中含有的新元素應(yīng)為溴（或Br）。（2）氯鉑酸鋇BaPtCl6固體加熱時(shí)部分分解為BaCl2、Pt和Cl2,376.8℃時(shí)平衡常數(shù)K′p=1.0×104Pa2。在一硬質(zhì)玻璃燒瓶中加入過(guò)量BaPtCl6,抽真空后，通過(guò)一支管通入碘蒸氣（然后將支管封閉）。在376.8℃，碘蒸氣初始?jí)簭?qiáng)為20.0kPa。376.8℃平衡時(shí)，測(cè)得燒瓶中壓強(qiáng)為32.5[解析]結(jié)合BaPtCl6s?BaCl2s+Pts+2Cl2g可得376.8℃I2根據(jù)平衡時(shí)總壓強(qiáng)為32.5kPa得20.0?x+0.1+2x=32.5,解得x=12.4（3）McMorris測(cè)定和計(jì)算了在136～180℃2NO2NOCl得到lgKp1～1①由圖可知，NOCl分解為NO和Cl2反應(yīng)的ΔH大于[解析]結(jié)合圖像lgKp2～1T×10②反應(yīng)2IClgCl2g+I2g的K=Kp1?Kp2（用Kp1、Kp2表示）;該反應(yīng)的ΔH[解析]結(jié)合題中信息可知Kp1=p2NOCl×pI2p2NO×p2ICl、Kp2=p2NO×pCl2p2NOCl，故反應(yīng)（4）Kistiakowsky曾研究了NOCl光化學(xué)分解反應(yīng)，在一定頻率ν光的照射下機(jī)理為：NOCl+?νNOCl+NOCl其中?ν表示一個(gè)光子能量，NOCl?表示NOCl的激發(fā)態(tài)?？芍纸?mol的NOCl需要吸收0.5mol[解析]結(jié)合在光的照射下NOCl分解的反應(yīng)機(jī)理可得，總反應(yīng)為2NOCl+?ν→2NO+Cl23.[2020天津節(jié)選,13分]利用太陽(yáng)能光解水，制備的H2用于還原CO2Ⅰ.半導(dǎo)體光催化劑浸入水或電解質(zhì)溶液中，光照時(shí)可在其表面得到產(chǎn)物（1）圖1為該催化劑在水中發(fā)生光催化反應(yīng)的原理示意圖。光解水能量轉(zhuǎn)化形式為光能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能。圖1[解析]在光照下，水轉(zhuǎn)化為H2、O2（2）若將該催化劑置于Na2SO3溶液中，產(chǎn)物之一為SO42?，另一產(chǎn)物為H2。若將該催化劑置于AgNO3[解析]SO32?轉(zhuǎn)化為SO42?的過(guò)程中，硫元素化合價(jià)升高，根據(jù)氧化還原反應(yīng)中化合價(jià)有升必有降的規(guī)律及反應(yīng)體系中只有Na、S、H、O四種元素，可知另一產(chǎn)物為H2。在催化劑存在的條件下，AgNO3Ⅱ.用H2還原CO2可以在一定條件下合成CHCO2g+3（3）某溫度下，恒容密閉容器中，CO2和H2的起始濃度分別為amol?L?1和3amol?L?1[解析]列三段式如下：CO2K=c（4）恒壓下，CO2和H2的起始物質(zhì)的量比為1:3圖2①甲醇平衡產(chǎn)率隨溫度升高而降低的原因?yàn)樵摲磻?yīng)為放熱反應(yīng)，溫度升高，平衡逆向移動(dòng)（或平衡常數(shù)減小）。[解析]該反應(yīng)是放熱反應(yīng)，溫度升高有利于平衡逆向移動(dòng)，甲醇的平衡產(chǎn)率隨溫度升高而降低。②P點(diǎn)甲醇產(chǎn)率高于T點(diǎn)的原因?yàn)榉肿雍Y膜從反應(yīng)體系中不斷分離出H2O[解析]P點(diǎn)對(duì)應(yīng)反應(yīng)有分子篩膜，分子篩膜能選擇性分離出水，有利于反應(yīng)正向進(jìn)行，故P點(diǎn)甲醇產(chǎn)率高于T點(diǎn)甲醇產(chǎn)率。③根據(jù)圖2，在此條件下采用該分子篩膜時(shí)的最佳反應(yīng)溫度為210℃。[解析]由圖2知，當(dāng)溫度為210℃時(shí)，甲醇的產(chǎn)率最高，因此最佳反應(yīng)溫度為210℃Ⅲ.調(diào)節(jié)溶液pH可實(shí)現(xiàn)工業(yè)廢氣CO2（5）已知25℃碳酸電離常數(shù)為Ka1、Ka2，當(dāng)溶液pH=12時(shí)，cH[解析]Ka1=cHCO3?×cH+cH2CO3,Ka2=c題組二1.[2022廣東，14分]鉻及其化合物在催化、金屬防腐等方面具有重要應(yīng)用。（1）催化劑Cr2O3可由①完成化學(xué)方程式:NH42Cr2O7△Cr[解析]根據(jù)化學(xué)方程式中反應(yīng)前后Cr的化合價(jià)降低，且反應(yīng)生成無(wú)污染氣體，推出生成的無(wú)污染氣體為N2，根據(jù)Cr和N得失電子守恒配平反應(yīng)，確定NH42Cr2O7、Cr2O3和N2前的化學(xué)計(jì)量數(shù)均為1，再由H②Cr2O3催化丙烷脫氫過(guò)程中，部分反應(yīng)歷程如圖1,Xg→Y圖1[解析]從圖像看出，Yg的能量比Xg的高，則Xg轉(zhuǎn)化為Yg的反應(yīng)為吸熱反應(yīng)，焓變?yōu)檎?，反?yīng)共經(jīng)歷三個(gè)過(guò)程，均為吸熱過(guò)程，第一個(gè)過(guò)程的焓變?yōu)镋1?E2，第二個(gè)過(guò)程的焓變?yōu)棣，第三個(gè)過(guò)程的焓變?yōu)镋③Cr2O3可用于NH3的催化氧化。設(shè)計(jì)從NH3出發(fā)經(jīng)過(guò)3步反應(yīng)制備HNO3的路線NH3→NO→NO[解析]從NH3出發(fā)經(jīng)過(guò)3步反應(yīng)制備HNO3的路線：NH3催化氧化生成NO，NO被氧氣氧化生成NO2，NO2溶于水生成HNO3。（2）K2CriCriiHCrO①下列有關(guān)K2Cr2OA.加入少量硫酸，溶液的pH不變B.加入少量水稀釋，溶液中離子總數(shù)增加C.加入少量NaOH溶液，反應(yīng)i的平衡逆向移動(dòng)D.加入少量K2Cr2O7[解析]反應(yīng)i+反應(yīng)ii×2得Cr2O72?aq+H2Ol?2CrO42?+2H+。A項(xiàng)，加入少量硫酸，總反應(yīng)平衡逆向移動(dòng)，但根據(jù)勒夏特列原理知，平衡移動(dòng)只能削弱，不能消除，平衡后，溶液中cH+依然增大，所以溶液的pH變小，錯(cuò)誤；B項(xiàng)，由總反應(yīng)知，生成物的離子總數(shù)比反應(yīng)物的多，在加入少量水稀釋時(shí)，生成物的濃度比反應(yīng)物的濃度下降得快，所以加入少量水后，平衡正向移動(dòng)，生成物的離子總數(shù)增多，正確；C項(xiàng)，加入少量NaOH溶液，反應(yīng)ii的平衡正向移動(dòng)，使得HCrO②25℃時(shí)，0.10mol?L?1K2Cr2O7溶液中l(wèi)gcCrO42?cCr2O72?隨pH的變化關(guān)系如圖2。當(dāng)pH=9.00時(shí)，設(shè)Cr2O72?、HCrO4?與CrO42?的平衡濃度分別為x、y、zmol?L?1,則圖2[解析]pH=9.00時(shí)，0.10mol?L?1K2Cr2O7溶液中Cr原子的總濃度為0.20③在稀溶液中，一種物質(zhì)對(duì)光的吸收程度（A）與其所吸收光的波長(zhǎng)λ有關(guān);在一定波長(zhǎng)范圍內(nèi)，最大A對(duì)應(yīng)的波長(zhǎng)λmax取決于物質(zhì)的結(jié)構(gòu)特征;濃度越高，A越大?；旌先芤涸谀骋徊ㄩL(zhǎng)的A是各組分吸收程度之和。為研究pH對(duì)反應(yīng)i和ii平衡的影響，配制濃度相同、pH不同的K2Cr2O7稀溶液，測(cè)得其A隨λ的變化曲線如圖3。波長(zhǎng)λ1、λ2和λ3中，與CrO42?的λmax最接近的是λ3；溶液圖3[解析]根據(jù)反應(yīng)i、ii可知，溶液pH越大，溶液中cCr2O72?+cHCrO4?+cCrO42?越大，混合溶液在某一波長(zhǎng)的A越大，溶液的pH越大，溶液中cCrO42?越大，因此與CrO42?的λmax最接近的是λ3；K2.[2020江蘇，14分]CO2/HCOOH（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HCO3?+H2催化劑HCOO?+H2[解析]HCO3?和H2在催化劑的作用下反應(yīng)生成HCOO?，根據(jù)得失電子守恒、原子守恒和電荷守恒可寫(xiě)出反應(yīng)的離子方程式。溫度升高，反應(yīng)速率增大，同時(shí)升高溫度催化劑的活性增強(qiáng)，HCO3（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+①電池負(fù)極電極反應(yīng)式為HCOO?+2OH??[解析]負(fù)極發(fā)生氧化反應(yīng)，堿性條件下，HCOO?（其中的碳元素可看作+2價(jià)）被氧化生成HCO3?（其中的碳元素為+4價(jià)），則負(fù)極的電極反應(yīng)式為HCOO?+2OH??2e?HCO3?+H2O。正極反應(yīng)中，F(xiàn)e3+被還原為Fe2+，F(xiàn)e2②圖2所示的HCOOH燃料電池放電的本質(zhì)是通過(guò)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2HCOOH+2OH?圖2[解析]結(jié)合上述分析可知，HCOOH與O2反應(yīng)的離子方程式為2HCOOH+2OH?（3）HCOOH催化釋氫。在催化劑作用下，HCOOH分解生成CO2和H2圖3①HCOOD催化釋氫反應(yīng)除生成CO2外，還生成HD[解析]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HD②研究發(fā)現(xiàn)：其他條件不變時(shí)，以HCOOK溶液代替HCOOH催化釋氫的效果更佳，其具體優(yōu)點(diǎn)是提高釋放氫氣的速率，提高釋放出氫氣的純度。[解析]從題圖3可以看出，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題組三1.[2021湖南，14分]氨氣中氫含量高，是一種優(yōu)良的小分子儲(chǔ)氫載體，且安全、易儲(chǔ)運(yùn)，可通過(guò)下面兩種方法由氨氣得到氫氣。方法Ⅰ.氨熱分解法制氫氣相關(guān)化學(xué)鍵的鍵能數(shù)據(jù)化學(xué)鍵N≡NH—HN—H鍵能E/946436.0390.8在一定溫度下，利用催化劑將NH3分解為N2和H（1）反應(yīng)2NH3g?N2[解析]根據(jù)鍵能與反應(yīng)熱的關(guān)系，知ΔH=反應(yīng)物鍵能之和-生成物鍵能之和=390.8（2）已知該反應(yīng)的ΔS=198.9J?molA.25℃ B.125℃ C.225℃[解析]因?yàn)榉磻?yīng)自發(fā)進(jìn)行，故ΔG=ΔH?TΔS=+90.8kJ?mol?1?T×198.9（3）某興趣小組對(duì)該反應(yīng)進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)探究。在一定溫度和催化劑的條件下，將0.1molNH3通入3L①若保持容器體積不變，t1時(shí)反應(yīng)達(dá)到平衡，用H2的濃度變化表示0～t1時(shí)間內(nèi)的反應(yīng)速率vH2=[解析]根據(jù)2NH3g?3H2g+N2g，由圖像可知，t1時(shí)pNH3=pH2=120kPa,pN②t2時(shí)將容器體積迅速縮小至原來(lái)的一半并保持不變，圖中能正確表示壓縮后N2分壓變化趨勢(shì)的曲線是b（用圖中a、b、c、d表示），理由是t2時(shí)，快速縮小容器體積為原來(lái)的一半，即對(duì)反應(yīng)體系加壓，壓強(qiáng)增大為原來(lái)的2倍，N2的分壓瞬時(shí)增大為原來(lái)的2倍，隨后反應(yīng)2NH3g?3[解析]t2時(shí)，快速縮小容器體積為原來(lái)的一半，即將反應(yīng)體系的壓強(qiáng)增大為原來(lái)的2倍，N2的分壓瞬時(shí)增大為原來(lái)的2倍，隨后反應(yīng)2NH3g?3H③在該溫度下，反應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù)K?=0.48（已知:分壓=總壓×該組分物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)，對(duì)于反應(yīng)dDg+eEg?gGg+?HgK[解析]根據(jù)平衡時(shí)總壓為280kPa，NH3、H2、N2的分壓分別是120kPa、120kPa、方法Ⅱ.氨電解法制氫氣利用電解原理，將氨轉(zhuǎn)化為高純氫氣，其裝置如圖所示。（4）電解過(guò)程中OH?的移動(dòng)方向?yàn)閺挠彝骩解析]因?yàn)樽髠?cè)電極上NH3→N2，NH3（5）陽(yáng)極的電極反應(yīng)式為2NH3[解析]陽(yáng)極反應(yīng)是NH3?e?→N22.[2021浙江1月選考，10分]“氯堿工業(yè)”以電解飽和食鹽水為基礎(chǔ)制取氯氣等產(chǎn)品,氯氣是實(shí)驗(yàn)室和工業(yè)上的常用氣體。請(qǐng)回答:（1）電解飽和食鹽水制取氯氣的化學(xué)方程式是2NaCl+2H[解析]電解飽和食鹽水得到NaOH、H2、Cl2（2）下列說(shuō)法不正確的是A。A.可采用堿石灰干燥氯氣B.可通過(guò)排飽和食鹽水法收集氯氣C.常溫下,可通過(guò)加壓使氯氣液化而儲(chǔ)存于鋼瓶中D.工業(yè)上，常用氫氣和氯氣反應(yīng)生成的氯化氫溶于水制取鹽酸[解析]Cl2可與堿石灰反應(yīng)，A項(xiàng)錯(cuò)誤；Cl2在飽和食鹽水中溶解度很小，B項(xiàng)正確；常溫下Cl2與鐵不反應(yīng)，可儲(chǔ)存于鋼瓶中，（3）在一定溫度下,氯氣溶于水的過(guò)程及其平衡常數(shù)為:Cl2Cl2其中p為Cl2g的平衡壓強(qiáng),cCl2①Cl2g?Cl2aq的焓變?chǔ)1<0。（填“>[解析]Cl2溶于水是熵值減小的過(guò)程，Cl2易溶于水，Cl2溶于水具有自發(fā)性，熵減不利于過(guò)程自發(fā)進(jìn)行，故其溶于水是放熱的過(guò)程，即②平衡常數(shù)K2的表達(dá)式為K2=[解析]由平衡常數(shù)的定義知，K2=③氯氣在水中的溶解度（以物質(zhì)的量濃度表示）為c，則c=K1p+K1K2[解析]設(shè)與水反應(yīng)消耗的Cl2濃度為c1，則反應(yīng)生成的cH+=cCl?=cHClO=c1，K2=c13/（4）工業(yè)上,常采用“加碳氯化”的方法以高鈦渣（主要成分為T(mén)iO2）為原料生產(chǎn)TiCl4ⅠTiO2s+Ⅱ2Cs+結(jié)合數(shù)據(jù)說(shuō)明氯化過(guò)程中加碳的理由反應(yīng)Ⅰ+Ⅱ得:TiO2s+2Cl2g+2Cs?TiCl4g+2COg,K=KⅠKⅡ=[解析]加碳可消耗反應(yīng)Ⅰ中生成的O2發(fā)生反應(yīng)Ⅱ，由反應(yīng)Ⅰ+Ⅱ可得到反應(yīng)TiO2s+2Cs+2Cl2（5）在一定溫度下,以I2為催化劑,氯苯和Cl2在CS2中發(fā)生平行反應(yīng),分別生成鄰二氯苯和對(duì)二氯苯,兩產(chǎn)物濃度之比與反應(yīng)時(shí)間無(wú)關(guān)。反應(yīng)物起始濃度均為0.5mol?L?1,反應(yīng)30min測(cè)得氯苯A.適當(dāng)提高反應(yīng)溫度 B.改變催化劑C.適當(dāng)降低反應(yīng)溫度 D.改變反應(yīng)物濃度[解析]從反應(yīng)30min測(cè)得氯苯15%轉(zhuǎn)化為鄰二氯苯，25%轉(zhuǎn)化為對(duì)二氯苯可知，氯苯生成鄰二氯苯的活化能較大，反應(yīng)速率較慢，受溫度的影響較大，因此升高溫度可提高產(chǎn)物中鄰二氯苯的比例，A項(xiàng)正確、C項(xiàng)錯(cuò)誤；催化劑具有選擇性，選用有利于生成鄰二氯苯的催化劑可提高產(chǎn)物中鄰二氯苯的比例，B項(xiàng)正確；改變反應(yīng)物濃度會(huì)影響反應(yīng)速率，但由“兩產(chǎn)物濃度之比與反應(yīng)時(shí)間無(wú)關(guān)”知改變反應(yīng)物濃度無(wú)法提高產(chǎn)物中鄰二氯苯的比例，3.[2020全國(guó)卷Ⅱ，14分]天然氣的主要成分為CH4，一般還含有C2（1）乙烷在一定條件可發(fā)生如下反應(yīng)：C2H物質(zhì)C2C2H2燃燒熱ΔH/?1560?1411?286①ΔH1=137[解析]根據(jù)題表中數(shù)據(jù)信息可寫(xiě)出熱化學(xué)方程式iC2H6g+72O2g2CO2②提