（江蘇專用）高考化學二輪復習 專題六 化學反應速率、化學平衡及化學反應與能量的綜合應用檢測與評估-人教版高三全冊化學試題

專題六化學反應速率、化學平衡及化學反應與能量的綜合應用非選擇題1.質子交換膜燃料電池廣受關注。(1)質子交換膜燃料電池中作為燃料的H2通常來自水煤氣。已知:C(s)+O2(g)CO(g)ΔH1=-110.35kJ·mol-12H2O(l)2H2(g)+O2(g) ΔH2=+571.6kJ·mol-1H2O(l)H2O(g) ΔH3=+44.0kJ·mol-1則C(s)+H2O(g)CO(g)+H2(g) ΔH4=。(2)燃料氣(流速為1800mL·h-1;體積分數(shù)為50%H2,0.98%CO,1.64%O2,47.38%N2)中的CO會使電極催化劑中毒,使用CuO/CeO2催化劑可使CO優(yōu)先氧化而脫除。①160℃、CuO/CeO2作催化劑時,CO優(yōu)先氧化反應的化學方程式為②灼燒草酸鈰[Ce2(C2O4)3]制得CeO2的化學方程式為。③在CuO/CeO2催化劑中加入不同的酸(HIO3或H3PO4),測得燃料氣中CO優(yōu)先氧化的轉化率隨溫度變化如圖1所示。加入(填酸的化學式)的CuO/CeO2催化劑催化性能最好。催化劑為CuO/CeO2—HIO3,120℃時,反應1h后CO的體積為(3)圖2為甲酸質子交換膜燃料電池的結構示意圖。該裝置中(填“a”或“b”)為電池的負極,負極的電極反應式為。2.(2014·揚州一模改編)二甲醚(DME)被譽為“21世紀的清潔燃料”。由合成氣制備二甲醚的主要原理如下:①CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)ΔH1=-90.7kJ·mol-1②2CH3OH(g)CH3OCH3(g)+H2O(g) ΔH2=-23.5kJ·mol-1③CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g) ΔH3=-41.2kJ·mol-1回答下列問題:(1)則反應3H2(g)+3CO(g)CH3OCH3(g)+CO2(g)的ΔH=kJ·mol-1。(2)下列措施能提高CH3OCH3產(chǎn)率的有(填字母)。A.使用過量的COB.升高溫度C.增大壓強(3)反應③能提高CH3OCH3的產(chǎn)率,原因是。(4)合成氣在一定條件下可合成燃料電池的另一種重要原料甲醇,反應的化學方程式為CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)ΔH<0?，F(xiàn)將10molCO與20molH2置于密閉容器中,在催化劑作用下發(fā)生反應生成甲醇,CO的平衡轉化率(α)與溫度、壓強的關系如圖1所示。①自反應開始到達平衡狀態(tài)所需的時間tA(填“大于”、“小于”或“等于”)tB。②A、C兩點的平衡常數(shù)KA(填“大于”、“小于”或“等于”)KC。(5)圖2為綠色電源“二甲醚燃料電池”的工作原理示意圖,a電極的電極反應式為。圖1圖23.(2014·南通一模改編)在一定條件下,科學家利用從煙道氣中分離出CO2與太陽能電池電解水產(chǎn)生的H2合成甲醇,其過程如下圖所示,試回答下列問題:(1)該合成路線對于環(huán)境保護的價值在于。(2)15%~20%的乙醇胺(HOCH2CH2NH2)水溶液具有弱堿性,上述合成線路中用作CO2吸收劑。用離子方程式表示乙醇胺水溶液呈弱堿性的原因:。(3)CH3OH、H2的燃燒熱分別為ΔH1=-725.5kJ·mol-1、ΔH2=-285.8kJ·mol-1,寫出工業(yè)上以CO2、H2合成CH3OH的熱化學方程式:。(4)科學家發(fā)明了一種基于右圖所示原理的廉價光電化學電池裝置,寫出光照時半導體電極表面發(fā)生的電極反應式:。目前應用最多的半導體材料是Si,甚至有人提出硅是“21世紀的能源”,硅可作為新能源的原因可能是(填字母)。a.在自然界中存在大量的單質硅b.硅可以通過化學方法“再生”c.硅具有較強的親氧性,燃燒放出的熱量多d.硅的化學性質不活潑,便于安全運輸、貯存(5)粗硅提純常見方法之一是先將粗硅與HCl反應制得SiHCl3,經(jīng)提純后再用H2還原:SiHCl3(g)+H2(g)Si(s)+3HCl(g)。不同溫度及不同時,反應物X的平衡轉化率關系如右圖。①X是(填化學式)。②上述反應的平衡常數(shù)K(1150℃)(填“>”、“<”或“=”)K(950℃4.(2014·徐州三模改編)加大對煤燃燒產(chǎn)生的廢氣、廢渣的處理已刻不容緩。(1)對燃煤的廢氣進行脫硝處理時,可利用甲烷催化還原氮氧化物,如:CH4(g)+4NO2(g)4NO(g)+CO2(g)+2H2O(g)ΔH=akJ·mol-1CH4(g)+4NO(g)2N2(g)+CO2(g)+2H2O(g) ΔH=bkJ·mol-1則反應CH4(g)+2NO2(g)N2(g)+CO2(g)+2H2O(g)的ΔH=kJ·mol-1(用含a、b的代數(shù)式表示)。(2)將燃煤廢氣中的CO2轉化為二甲醚的反應原理如下:2CO2(g)+6H2(g)CH3OCH3(g)+3H2O(g)ΔH圖1已知在某壓強下,該反應在不同溫度、不同投料比時,CO2的轉化率如圖1所示。該反應的ΔH(填“>”、“<”或“=”)0。若溫度不變,減小反應投料比[],則K將(填“增大”、“減小”或“不變”)。(3)燃煤廢氣中的CO也可以轉化為甲醇,其原理如下:CO(g)+2H2(g)CH3OH(g),在壓強為0.1MPa條件下,容積為VL的密閉容器中充入amolCO與2amolH2,CO的平衡轉化率與溫度、壓強的關系如圖2所示,則①p1(填“<”、“>”或“=”)p2。圖2圖3②在其他條件不變的情況下,容器中再增加amolCO與2amolH2,達到新平衡時,CO的轉化率(填“增大”、“減小”或“不變”)③在p1壓強下,100℃時,反應CH3OH(g)CO(g)+2H2(g)的平衡常數(shù)為(用含a、V的代數(shù)式表示)。(4)燃煤廢氣中NO2、NO和SO2可以用圖3所示的裝置吸收和轉化,陽極區(qū)的電極反應式為。5.(2013·南京二模改編)隨著化石能源的減少,新能源的開發(fā)利用日益迫切。(1)Bunsen熱化學循環(huán)制氫工藝由下列三個反應組成:SO2(g)+I2(g)+2H2O(g)2HI(g)+H2SO4(l)ΔH=akJ·mol-12H2SO4(l)2H2O(g)+2SO2(g)+O2(g) ΔH=bkJ·mol-12HI(g)H2(g)+I2(g) ΔH=ckJ·mol-1則2H2O(g)2H2(g)+O2(g) ΔH=kJ·mol-1?(2)甲醇制氫有以下三個反應:CH3OH(g)CO(g)+2H2(g) ΔH=+90.8kJ·mol-1ⅠCO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g) ΔH=-43.5kJ·mol-1ⅡCH3OH(g)+O2(g)CO2(g)+2H2O(g) ΔH=-192.0kJ·mol-1Ⅲ①當CH3OH(g)、O2(g)、H2O(g)總進料量為1mol時,且n(CH3OH)∶n(H2O)∶n(O2)=0.57∶0.28∶0.15,在0.1MPa、473~673K溫度范圍內(nèi),各組分的平衡組成隨溫度變化的關系曲線見圖1(圖1中Yi表示各氣體的體積分數(shù),氧氣的平衡濃度接近0,圖中未標出)。下列說法正確的是(填字母)。A.在0.1MPa、473~673K溫度范圍內(nèi),甲醇有很高的轉化率B.溫度升高有利于氫氣的制備C.尋找在較低溫度下的催化劑在本制氫工藝中至關重要圖1圖2②已知反應Ⅱ在T1℃時K=1,向恒容的密閉容器中同時充入1.0molCO、3.0molH2O,達到平衡時CO的轉化率為。在反應達到平衡后再向其中加入1.0molCO、1.0molH2O、1.0molCO2和1.0molH2,此時該反應的v正(填“>”、“<”或“=”)v逆(3)一定條件下,CO與H2可合成甲烷,化學方程式為CO(g)+3H2(g)CH4(g)+H2O(g)。一定條件下,該反應能夠自發(fā)進行的原因是。(4)一種以甲醇作燃料的電池示意圖見圖2。寫出該電池放電時負極的電極反應式:。專題六化學反應速率、化學平衡及化學反應與能量的綜合應用1.(1)+131.45kJ·mol-1(2)①2CO+O22CO2②Ce2(C2O4)32CeO2+4CO↑+2CO2↑③HIO33.528(3)aHCOOH-2e-CO2↑+2H+解析(1)將給定的三個反應標為①②③,將三個熱化學方程式按照①+×②-③可得目標熱化學方程式,故ΔH4=ΔH1+×ΔH2-ΔH3=(-110.35+×571.6-44.0)kJ·mol-1=+131.45kJ·mol-1。(2)①CO優(yōu)先被氧化時生成CO2。②草酸鈰[Ce2(C2O4)3]分解生成CeO2的同時生成CO和CO2,該方程式可以設草酸鈰的系數(shù)為1,根據(jù)Ce守恒可知CeO2的系數(shù)為2,設CO的系數(shù)為x,根據(jù)C元素守恒可知CO2的系數(shù)為(6-x),根據(jù)O元素守恒有12=2×2+x+2×(6-x),解得x=4,故反應的化學方程式為Ce2(C2O4)32CeO2+4CO↑+2CO2↑。③在圖1中作垂直于橫軸的一條直線(如過120℃點),交三條曲線于三點,根據(jù)三點的縱坐標可知加入HIO3時催化效果最好;在120℃時,加入HIO3的催化劑作用下,CO的轉化率為80%,則剩余CO為20%,故1h后CO的體積=1800mL×0.98%×20%=3.528mL。(3)由圖2可以看出,a電極為電子流出的一極,作原電池的負極,在該極上HCOOH失電子生成CO2,同時得到H+,電極反應式為HCOOH-2e-CO2↑+2H+。2.(1)-246.1(2)AC(3)消耗了反應②中生成的H2O(g),有利于反應②正向進行,同時生成了H2(4)①大于②大于(5)CH3OCH3-12e-+3H2O2CO2↑+12H+解析(1)將給定的三個熱化學方程式①×2+②+③可得目標熱化學方程式,故ΔH=ΔH1×2+ΔH2+ΔH3=(-90.7kJ·mol-1)×2+(-23.5kJ·mol-1)+(-41.2kJ·mol-1)=-246.1kJ·mol-1。(2)根據(jù)(1)中的熱化學方程式可知,使用過量的CO平衡正向移動,CH3OCH3的產(chǎn)率提高;由于該反應的正反應為放熱反應,故升高溫度,平衡逆向移動,CH3OCH3的產(chǎn)率降低;該反應的正反應是氣體體積減小的反應,故增大壓強,平衡正向移動,CH3OCH3產(chǎn)率提高。(3)反應③消耗了反應②中生成的H2O,使得反應②平衡正向移動,促進了CH3OCH3的生成;并且產(chǎn)生的H2也能促進二甲醚的生成。(4)①B點壓強大于A點壓強,因而B點反應速率大于A點反應速率,達到平衡所需的時間tB小于tA。②C點溫度高于A點,該反應是放熱反應,溫度升高,平衡逆向移動,K減小,因而KA>KC。(5)該電池是二甲醚燃料電池,故通入二甲醚的電極為負極,二甲醚失電子生成CO2,結合圖示可知需要H2O參加,同時生成H+,電極反應式為CH3OCH3-12e-+3H2O2CO2↑+12H+。3.(1)有利于防止溫室效應(2)HOCH2CH2NH2+H2OHOCH2CH2N+OH-(3)CO2(g)+3H2(g)→CH3OH(l)+H2O(l)ΔH=-131.9kJ·mol-1(4)2H2O-4e-O2↑+4H+bcd(5)①SiHCl3②>解析(1)該合成路線將CO2與H2反應轉化為甲醇,對于環(huán)境的影響就是減小CO2的排放,有利于緩解溫室效應。(2)HOCH2CH2NH2水溶液呈堿性的原因類似于氨水呈堿性,由于氨基結合水電離的H+,促使水的電離平衡正向移動,產(chǎn)生OH-,因而反應的離子方程式為HOCH2CH2NH2+H2OHOCH2CH2N+OH-。(3)根據(jù)題給數(shù)據(jù),可以寫出兩個熱化學方程式:①CH3OH(l)+O2(g)CO2(g)+2H2O(l)ΔH1=-725.5kJ·mol-1;②H2(g)+O2(g)H2O(l)ΔH2=-285.8kJ·mol-1,②×3-①即可得到目標反應的熱化學方程式。(4)自然界中硅元素以氧化物和硅酸鹽形式存在,所以a項錯誤。(5)根據(jù)圖像,隨著的增大,X的轉化率增大,因而X應該是SiHCl3;根據(jù)圖像,溫度升高,X的轉化率增大,說明平衡正向移動,K增大。4.(1)(2)<不變(3)①<②增大③(4)SO2-2e-+2H2OS+4H+解析(1)將給定的兩個熱化學方程式分別設為①、②,則將其作如下處理可得目標熱化學方程式,故ΔH=kJ·mol-1。(2)在相同的投料比時,溫度越高,CO2的轉化率越低,即升高溫度平衡逆向移動,故正反應為放熱反應,ΔH<0;平衡常數(shù)只與溫度有關,無論投料比如何變化,只要溫度不變,平衡常數(shù)都不變。(3)①根據(jù)化學方程式可知,p增大,平衡正向移動,CO轉化率增大,所以p1<p2。②容器中再充入amolCO與2amolH2,則壓強增大,平衡正向移動,CO的轉化率增大。③由圖像知,在p1壓強下,100℃時,CO的轉化率為0.5,則有CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)起始/mola2amol轉化/mol0.5aamol平衡/mol0.5aamolK==,則反應CH3OH(g)CO(g)+2H2(g)的平衡常數(shù)為。(4)陽極反應應該是物質失去電子發(fā)生氧化反應,元素化合價升高,根據(jù)圖示可知,SO2失去電子轉化為S,不足的O由H2O提供,同時生成H+,根據(jù)電荷守恒和元素守恒配平即可。5