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1 . 化学反应在发生物质变化的同时伴随有能量的变化,是人类获取能量的重要途径,请回答下列问题。
(1)硅是太阳能电池的重要材料。“精炼硅”反应历程中的能量变化如下图所示:反应Ⅲ为___________ (选填“吸热”或“放热)反应。
(2)在容积为的恒容密闭容器中投入等物质的量的和,进行反应:。、的物质的量随时间变化关系如下图所示。根据图示可知,表示正反应速率与逆反应速率相等的点是___________ (填“a”、“b”、“c”或“d”);用同一物质表示反应速率时,a、c两点的正反应速率:___________ 。(填“大于”、“小于”或“等于”,下同),该反应达到平衡时,的转化率___________ 。
(3)甲烷燃料电池装置如图所示,通入的电极为电池的___________ (填“正极”或“负极”),通入氧气一端电极反应方程式为___________ ,当有电子转移时,消耗的物质的量是___________ 。
(1)硅是太阳能电池的重要材料。“精炼硅”反应历程中的能量变化如下图所示:反应Ⅲ为
(2)在容积为的恒容密闭容器中投入等物质的量的和,进行反应:。、的物质的量随时间变化关系如下图所示。根据图示可知,表示正反应速率与逆反应速率相等的点是
(3)甲烷燃料电池装置如图所示,通入的电极为电池的
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2 . 将CO或CO2转化为高附加值化学品是颇具前景的合成路线。
(1)工业上用CO2和H2反应合成二甲醚。
已知: ;
。
写出和转化为和的热化学方程式:_______________ ,该反应在________ (填“高温”或“低温”)条件下能自发进行。
(2)CO2催化加氢合成乙醇的反应原理为 ,设m为起始时的投料比,即。①图1左图中m1、m2、m3从大到小的顺序为________________ 。
②图1右图表示在总压为5MPa的恒压条件下,且m=3时,平衡状态下各物质的物质的量分数与温度的关系,则曲线d代表的物质为________ (填化学式)。
(3)一种利用焦炉气中的H2和工业废气捕获的CO2生产绿色燃料甲醇的原理为、。
在研究该反应历程时发现,反应气中水蒸气含量会影响CH3OH的产率。为了研究水分子对该反应机制的内在影响,科学家利用计算机模拟,研究添加适量水蒸气前后对能垒较大的反应历程能量变化的影响,如图3所示(吸附在催化剂表面上的物种用*标注)。①写出有水参与时的化学方程式:________________ 。
②资料显示:水也可以使催化剂活化点位减少。结合资料、上图及学过的知识推测,在反应气中添加水蒸气将如何影响甲醇产率及产生这种影响的原因:________________ (任答两点)。
(4)一定条件下,利用CO2和H2还可制得甲烷:,主要副反应为。一定温度下,向恒容密闭容器中充入CO2和H2(物质的量之比为1:4)发生反应,容器内气体的压强随时间的变化如表所示:
①用单位时间内气体分压的变化表示反应的速率,则前120min内CH4的平均反应速率________ 。
②该温度下,平衡时CO的体积分数为8%,反应的平衡常数________ (为以分压表示的平衡常数,保留小数点后2位)。
(1)工业上用CO2和H2反应合成二甲醚。
已知: ;
。
写出和转化为和的热化学方程式:
(2)CO2催化加氢合成乙醇的反应原理为 ,设m为起始时的投料比,即。①图1左图中m1、m2、m3从大到小的顺序为
②图1右图表示在总压为5MPa的恒压条件下,且m=3时,平衡状态下各物质的物质的量分数与温度的关系,则曲线d代表的物质为
(3)一种利用焦炉气中的H2和工业废气捕获的CO2生产绿色燃料甲醇的原理为、。
在研究该反应历程时发现,反应气中水蒸气含量会影响CH3OH的产率。为了研究水分子对该反应机制的内在影响,科学家利用计算机模拟,研究添加适量水蒸气前后对能垒较大的反应历程能量变化的影响,如图3所示(吸附在催化剂表面上的物种用*标注)。①写出有水参与时的化学方程式:
②资料显示:水也可以使催化剂活化点位减少。结合资料、上图及学过的知识推测,在反应气中添加水蒸气将如何影响甲醇产率及产生这种影响的原因:
(4)一定条件下,利用CO2和H2还可制得甲烷:,主要副反应为。一定温度下,向恒容密闭容器中充入CO2和H2(物质的量之比为1:4)发生反应,容器内气体的压强随时间的变化如表所示:
时间/min | 0 | 60 | 120 | 180 | 240 | 300 | 360 |
压强/kPa | 100 | 93.8 | 88.0 | 83.4 | 79.4 | 75.0 | 75.0 |
②该温度下,平衡时CO的体积分数为8%,反应的平衡常数
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3 . 苯甲醛()是生产氨苄青霉素、某些苯胺染料等产品的重要中间体。制备苯甲醛的常用方法有气相催化氧化法和电催化氧化法。
I.气相催化氧化法(以Ce/ZSM-5为催化剂)主要反应: (g)+O2(g) (g)+H2O(g) ΔH
(1)已知:① (g)+ 8O2(g)=7CO2(g)+3H2O(g) ΔH=-3452.6kJ/mol
② (g)+9O2(g)= 7CO2(g)+4H2O(g) ΔH=-3784.9kJ/mol
则反应 (g)+ O2(g) (g) +H2O(g) ΔH=
温度控制在380℃,前80min内生成苯甲醛的平均反应速率为
(3)其他条件相同、不同空速下测得苯甲醛的选择性和收率如图所示。
已知:①空缝指鼓入空气的速度,单位为h-1;
②苯甲醛只有吸附在催化剂表面才能被进一步氧化为苯甲酸。
据以上信息,分析空缝由1000h-1增大至2500h-1过程中苯甲醛选择性增加的原因:
(4)合成苯甲醛的最佳温度和空速应为___________(填序号)。
A.350℃、5000h-1 | B.350℃、2500h-1 |
C.410℃、5000h-1 | D.410℃、2500h-1 |
II.电催化氧化法
以硫酸酸化的MnSO4溶液作为电解媒质间接氧化甲苯制备苯甲醛的工艺方案如图所示:(5)生成苯甲醛的离子方程式为
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4 . 某化学小组欲测定与反应的化学反应速率,并探究影响其化学反应速率的因素,请回答下列问题:
.该小组同学设计了3组实验,探究影响化学反应速率的部分因素,具体情况如表所示。
(1)表中___________ ,通过实验1和实验3可探究___________ 对化学反应速率的影响。
(2)写出与反应的离子方程式:___________ 。
.该小组同学依据实验1的条件进行反应并测定其化学反应速率,所得数据如图所示。(3)该反应在0~4min的化学反应速率为___________ 。
分析实验数据发现,反应过程中该反应的化学反应速率先增大后减小,探究化学反应速率先增大的原因,具体情况如表所示。
(4)方案2中的假设为___________ 。
(5)除方案1、2中的假设外,还可提出的假设是___________ 。
(6)反应后期化学反应速率减小的主要原因是___________ 。
.该小组同学设计了3组实验,探究影响化学反应速率的部分因素,具体情况如表所示。
编号 | 溶液体积/mL | 液体积/mL | 加水的体积/mL | 温度 |
1 | 10 | 10 | 0 | 25℃ |
2 | 10 | 5 | a | 25℃ |
3 | 10 | 10 | 0 | 60℃ |
(1)表中
(2)写出与反应的离子方程式:
.该小组同学依据实验1的条件进行反应并测定其化学反应速率,所得数据如图所示。(3)该反应在0~4min的化学反应速率为
分析实验数据发现,反应过程中该反应的化学反应速率先增大后减小,探究化学反应速率先增大的原因,具体情况如表所示。
方案 | 假设 | 实验操作 |
1 | 该反应放热,使溶液温度升高,化学反应速率加快 | 向烧杯中加入10mL溶液和10mL溶液,插入温度计,测量温度变化 |
2 | 另取10mL溶液加入烧杯中,向其中加入少量NaCl固体,再加入10mL溶液。 |
(4)方案2中的假设为
(5)除方案1、2中的假设外,还可提出的假设是
(6)反应后期化学反应速率减小的主要原因是
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解题方法
5 . 催化加氢有利于实现碳的循环利用,在催化剂的作用下可发生如下反应:
①;
②;
③。
回答下列问题:
(1)已知相关化学键键能如表所示:
根据表中键能数据计算出_______ (用字母表示)。
(2)已知反应③的速率方程为、,其中、分别为正、逆反应的速率常数。
①如图所示(表示速率常数的对数,表示温度的倒数)、、、四条斜线中有两条分别表示、随的变化关系曲线,其中能表示随变化关系的是斜线_______ (填图中字母)。②下列措施能使速率常数减小的是_______ (填选项字母)。
A.减小压强 B.减小温度 C.减小的浓度 D.更换成负催化剂
(3)在恒温恒容有某催化剂的密闭容器中充入和,发生上述三个反应。该温度下反应均达平衡时,测得为、为、为,则的选择性为_______ (选择性=);反应②的平衡常数为_______ (列出计算式即可)。
(4)若测得上述三个反应在不同温度下的平衡转化率和甲醇的选择性如图所示:通过图示分析,更适合生产甲醇的温度为_______ (填选项字母)。
A.400℃ B.600℃ C.800℃ D.1000℃
高于800℃时,转化率增大的主要原因是_______ 。
①;
②;
③。
回答下列问题:
(1)已知相关化学键键能如表所示:
化学键 | |||||
键能 | a | b | c | d | e |
(2)已知反应③的速率方程为、,其中、分别为正、逆反应的速率常数。
①如图所示(表示速率常数的对数,表示温度的倒数)、、、四条斜线中有两条分别表示、随的变化关系曲线,其中能表示随变化关系的是斜线
A.减小压强 B.减小温度 C.减小的浓度 D.更换成负催化剂
(3)在恒温恒容有某催化剂的密闭容器中充入和,发生上述三个反应。该温度下反应均达平衡时,测得为、为、为,则的选择性为
(4)若测得上述三个反应在不同温度下的平衡转化率和甲醇的选择性如图所示:通过图示分析,更适合生产甲醇的温度为
A.400℃ B.600℃ C.800℃ D.1000℃
高于800℃时,转化率增大的主要原因是
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6 . 在2L的恒容密闭容器中充入1molCO和2molH2,一定条件下发生反应:
COg2H2g=CH3OHg,测得和 CH3OH(g)的物质的量变化如图1所示,反应过程中的能量变化如图2所示。(1)从反应开始至达到平衡,以CO表示的反应的平均反应速率 v(CO)=___________ 。平衡时H2的转化率为___________ 。
(2)下列措施能增大反应速率的是___________ (填字母)。
(3)下列描述中能说明上述反应达到平衡状态的是___________。
(4)已知断开 1molCO(g)和 2molH2(g)中的化学键需要吸收的能量为 1924kJ,则断开 1mol CH3OH(g)中的化学键所需要吸收___________ kJ 的能量。
COg2H2g=CH3OHg,测得和 CH3OH(g)的物质的量变化如图1所示,反应过程中的能量变化如图2所示。(1)从反应开始至达到平衡,以CO表示的反应的平均反应速率 v(CO)=
(2)下列措施能增大反应速率的是___________ (填字母)。
A.升高温度 | B.降低压强 | C.减小 CH3OH 的浓度 | D.加入合适的催化剂 |
(3)下列描述中能说明上述反应达到平衡状态的是___________。
A.CO、H2和CH3OH 三种物质的浓度相等 |
B.混合气体的密度不随时间的变化而变化 |
C.混合气体的总物质的量不随时间的变化而变化 |
D.单位时间内消耗 2molH2 的同时生成 1molCH3OH |
(4)已知断开 1molCO(g)和 2molH2(g)中的化学键需要吸收的能量为 1924kJ,则断开 1mol CH3OH(g)中的化学键所需要吸收
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7 . 丙烯是重要的化工原料,广泛用于合成聚丙烯、丙烯醛等工业领域。回答下列问题:
(1)丙烷无氧脱氢法制备丙烯的反应为。科学上规定:在298.15K时,由最稳定的单质生成1mol化合物时的焓变,叫作该物质的标准摩尔生成焓();最稳定的单质的标准摩尔生成焓为零。
已知:部分物质的标准摩尔生成焓数据如表:
则上述反应的______ 。
(2)T1℃时,将充入某刚性密闭容器中,在催化作用下发生无氧脱氢反应。用压强传感器测出容器内体系压强随时间的变化关系如表所示:
①已知:。内,用H2的分压变化表示上述脱氢反应的平均速率为______ 。
②T1℃时,反应的平衡常数______ 。随反应温度升高而______ (填“增大”“减小”或“不变”)。
(3)丙烷在有氧气参与的条件下也可以发生脱氢反应:。下列说法正确的是______(填序号)。
(4)甲醇催化也可以制取丙烯,其反应为
①该反应的阿伦尼乌斯经验公式的实验数据如图中直线a所示,已知阿伦尼乌斯经验公式为(为活化能,k为速率常数,R和C为常数)。则该反应的活化能______ 。②下列措施能使速率常数k增大的是______ (填序号)。
a.升高温度 b.增大压强 c.增大
(1)丙烷无氧脱氢法制备丙烯的反应为。科学上规定:在298.15K时,由最稳定的单质生成1mol化合物时的焓变,叫作该物质的标准摩尔生成焓();最稳定的单质的标准摩尔生成焓为零。
已知:部分物质的标准摩尔生成焓数据如表:
物质 | CH3CH2CH3(g | )CH3CH=CH2(g) |
-104 | 19.8 |
(2)T1℃时,将充入某刚性密闭容器中,在催化作用下发生无氧脱氢反应。用压强传感器测出容器内体系压强随时间的变化关系如表所示:
时间/min | 0 | 60 | 120 | 180 | 240 | 300 | 360 |
压强/kPa | 100 | 136 | 163 | 178 | 180 | 180 | 180 |
②T1℃时,反应的平衡常数
(3)丙烷在有氧气参与的条件下也可以发生脱氢反应:。下列说法正确的是______(填序号)。
A.相对于丙烷直接催化脱氢法,有氧气催化脱氢,反应更容易进行 |
B.相同条件下,氢气、丙烯、丙烷三种气体中,还原性最强的是氢气 |
C.恒温恒容条件下,当混合气体的密度不再随时间改变时,说明反应达到限度 |
D.通入更多的氧气,有利于提高丙烷转化率,提高丙烯的产率 |
①该反应的阿伦尼乌斯经验公式的实验数据如图中直线a所示,已知阿伦尼乌斯经验公式为(为活化能,k为速率常数,R和C为常数)。则该反应的活化能
a.升高温度 b.增大压强 c.增大
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8 . 汞及其化合物在催化、科学研究等方面具有重要应用。
(1)HgO可作为光催化剂降解有机染料污染物(如罗丹明B,以下简称B)。
①在三组100mL12mg•L-1的B溶液中分别加入0.075gHgO,在不同波长的可见光照射下做光催化活性测试,溶液中某时刻B的浓度c与初始浓度c0的比值随光照时间t的变化如下图所示,三条曲线产生差异的原因可能是___________ 。②0~15min内,470nm可见光照射下B的降解速率为___________ mg•L-1•min-1。
(2)乙炔(HC≡CH)能在汞盐溶液催化下与水反应生成CH3CHO,反应历程及相对能垒如下图所示。①从上图可知,CH2=CHOH(aq)→CH3CHO(aq) ∆H=___________ (用相对能量E表示)。
②下列说法正确的是___________ 。
A.本反应历程涉及的物质中,CH2=CHOH最不稳定
B.过程①中,Hg2+的空轨道接受水分子中氧原子的孤对电子
C.该反应历程中,存在非极性键的断裂和形成
D.增大压强和乙炔的浓度均能加快反应速率,并且增大乙炔的平衡转化率
(3)常温下,Hg2+与Cl-的配合物存在如下平衡:HgClHgClHgCl2HgCl+Hg2+,含Hg微粒的分布系数δ与lgc(Cl-)的关系如下图所示:已知:平均配位数
①图中能代表HgCl2曲线是___________ (填字母),平衡常数K4=___________ 。
②在P点,溶液中c(HgCl2):c(Hg2+)=___________ (写出计算过程)。
(1)HgO可作为光催化剂降解有机染料污染物(如罗丹明B,以下简称B)。
①在三组100mL12mg•L-1的B溶液中分别加入0.075gHgO,在不同波长的可见光照射下做光催化活性测试,溶液中某时刻B的浓度c与初始浓度c0的比值随光照时间t的变化如下图所示,三条曲线产生差异的原因可能是
(2)乙炔(HC≡CH)能在汞盐溶液催化下与水反应生成CH3CHO,反应历程及相对能垒如下图所示。①从上图可知,CH2=CHOH(aq)→CH3CHO(aq) ∆H=
②下列说法正确的是
A.本反应历程涉及的物质中,CH2=CHOH最不稳定
B.过程①中,Hg2+的空轨道接受水分子中氧原子的孤对电子
C.该反应历程中,存在非极性键的断裂和形成
D.增大压强和乙炔的浓度均能加快反应速率,并且增大乙炔的平衡转化率
(3)常温下,Hg2+与Cl-的配合物存在如下平衡:HgClHgClHgCl2HgCl+Hg2+,含Hg微粒的分布系数δ与lgc(Cl-)的关系如下图所示:已知:平均配位数
①图中能代表HgCl2曲线是
②在P点,溶液中c(HgCl2):c(Hg2+)=
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9 . 研究含碳和含氮物质的反应对生产、生活、科研等方面具有重要的意义。回答下列问题:
(1)已知:
ⅰ. kJ⋅mol
ⅱ. kJ⋅mol
ⅲ. kJ⋅mol
则与反应生成和的热化学方程式为___________ 。
(2)在保持T ℃、100 kPa条件下,向反应器中充入2 mol NO和1 mol发生反应ⅰ,平衡时转化率为50%,欲将平衡转化率降低至40%,需要向反应器中充入___________ mol Ar作为稀释气(计算时不考虑其他反应)。
(3)一定条件下,向起始压强为90 kPa的2 L恒容密闭容器中通入2 mol NO和1 mol 的混合气体,加入足量焦炭发生上述反应,5 min时反应达到平衡,测得体系总压强为84 kPa,(p为气体分压,单位为kPa)。
①的平均反应速率___________ mol⋅L⋅min。
②下列说法正确的是___________ 。
A.将炭块粉碎可加快反应速率
B.平衡时充入Ar,反应ⅰ正向移动
C.混合气体的密度保持不变时,说明反应体系已达到平衡状态
③反应ⅰ的相对压力平衡常数___________ [已知:表达式为:在浓度平衡常数表达式中,用相对分压代替浓度。气体的相对分压等于其分压除以(kPa)]。
(4)某科研小组以耐高温催化剂催化NO转化为,测得NO转化为的转化率随温度变化情况如图所示。则加入CO后,NO转化为的转化率增大的原因是___________ 。
(1)已知:
ⅰ. kJ⋅mol
ⅱ. kJ⋅mol
ⅲ. kJ⋅mol
则与反应生成和的热化学方程式为
(2)在保持T ℃、100 kPa条件下,向反应器中充入2 mol NO和1 mol发生反应ⅰ,平衡时转化率为50%,欲将平衡转化率降低至40%,需要向反应器中充入
(3)一定条件下,向起始压强为90 kPa的2 L恒容密闭容器中通入2 mol NO和1 mol 的混合气体,加入足量焦炭发生上述反应,5 min时反应达到平衡,测得体系总压强为84 kPa,(p为气体分压,单位为kPa)。
①的平均反应速率
②下列说法正确的是
A.将炭块粉碎可加快反应速率
B.平衡时充入Ar,反应ⅰ正向移动
C.混合气体的密度保持不变时,说明反应体系已达到平衡状态
③反应ⅰ的相对压力平衡常数
(4)某科研小组以耐高温催化剂催化NO转化为,测得NO转化为的转化率随温度变化情况如图所示。则加入CO后,NO转化为的转化率增大的原因是
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10 . 甲醛(HCHO)在化工、医药、农药等方面有广泛的应用。利用甲醇一定条件下直接脱氢可制甲醛,涉及的反应如下:
反应I:
反应II:
已知:①平衡状态下,甲醛选择性;甲醛的收率。
②几种物质的燃烧热如下表:
回答下列问题:
(1)_______ ,HCHO的空间结构为_______ 形。
(2)反应I、反应II的反应历程可表示为:
历程i:……
历程ii:
历程iii:
历程iv:
写出历程i的反应方程式:_______ 。
(3)将加入容积为2L的刚性密闭容器中,温度对平衡状态下的选择性和收率的影响如图所示:①图中表示收率的是曲线_______ (填“I”或“II”),判断的依据是_______ 。
②℃,反应进行到10min时达到平衡,此时的转化率为_______ ,_______ ,反应I的平衡常数_______ 。
反应I:
反应II:
已知:①平衡状态下,甲醛选择性;甲醛的收率。
②几种物质的燃烧热如下表:
物质 | ||||
燃烧热 | -725.8 | -563.6 | -283.0 | -285.8 |
(1)
(2)反应I、反应II的反应历程可表示为:
历程i:……
历程ii:
历程iii:
历程iv:
写出历程i的反应方程式:
(3)将加入容积为2L的刚性密闭容器中,温度对平衡状态下的选择性和收率的影响如图所示:①图中表示收率的是曲线
②℃,反应进行到10min时达到平衡,此时的转化率为
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195次组卷
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3卷引用:2024届河南省周口市高三5月全真模拟理科综合试题-高中化学