2020年高考化学考前精准预测-专题八 反应原理综合题-(解析版)

2020年高考化学考前精准预测 专题八 反应原理综合题

一、【专题说明】

本专题主要以全国卷研究为例。通过对近年高考题和考纲样题考题背景和知识点进行分类，找出其中的变化规律，从而实现精准预测。

二、【样题背景研究】

题型分类 1.反应热与化学平衡综合 2018全国1卷N2O5 样题背景 2019全国1卷水煤气变换 得分点 氧化还原、热化学反应历程图的分析 分子式、焓变计算、反应历程分析 难点 物质的量分数计算、分压时间图分析 速率方程、压强与温度的变化关系分析、平衡常数 计算 2018全国2卷CH4-CO2催化重焓变计算、平衡移动分析、平整 2018年全国3卷三氯氢硅 衡常数计算、催化剂优劣判断 氧化还原、焓变计算、转化率计算、平衡常数计算、平衡移动分析 2017全国1卷H2S 周期律应用、转化率计算、平衡移动分析 2017全国2卷丁烯 2016全国2卷丙烯腈 焓变计算、平衡移动分析、 热化学方程式书写、平衡常数计算 产率影响因素图像分析 催化剂的选择性、速率方程 速率方程 平衡移动分析、催化剂选择性、进料气体积比计算 产率与温度关系图像分析、 2015全国1卷碘及其化合物 2015全国2卷甲醇 氧化还原、KSP、焓变的计算、 焓变计算，K表达式，平衡常数与温度的关系、 速率方程、平衡移动分析 平衡移动分析 2. 化学平衡与电化学的综合 2019全国2卷环戊二烯 焓变计算、转化率计算、平衡移动分析、浓度时间图像分析、 KP计算、电化学分析 2019全国3卷氯化氢转化为氯平衡常数大小比较、平衡移动平衡常数计算、电化学分气 3. 水溶液与化学平衡综合 2016全国2卷联氨 2016全国1卷铬及其化合物 分析、焓变计算 铬元素的相关性质、平衡转化率判断、焓变变化判断 电子式、化合价、焓变计算、氧化还原反应 析 K与KSP的计算 平衡常数计算、产物判断、 氧化还原方程式书写、平衡移动分析 2016全国3卷用NaClO2溶液作为吸收剂同时对烟气进行脱硫、脱硝 物质名称、转化率、pH变化、速率大小判断、平衡常数表达式、焓变计算 元素周期律、焓变计算、平衡状态判断 2017全国3卷砷及其化合物 平衡常数计算 三、【典型样题研究】

1．【2019新课标Ⅰ】水煤气变换[CO(g)+H2O(g)=CO2(g)+H2(g)]是重要的化工过程，主要用于合成氨、制氢以及合成气加工等工业领域中。回答下列问题：

（1）Shibata曾做过下列实验：①使纯H2缓慢地通过处于721 ℃下的过量氧化钴CoO(s)，氧化钴部分被

还原为金属钴Co(s)，平衡后气体中H2的物质的量分数为0.0250。

②在同一温度下用CO还原CoO(s)，平衡后气体中CO的物质的量分数为0.0192。

根据上述实验结果判断，还原CoO(s)为Co(s)的倾向是CO_________H2（填“大于”或“小于”）。 （2）721 ℃时，在密闭容器中将等物质的量的CO(g)和H2O(g)混合，采用适当的催化剂进行反应，则平

衡时体系中H2的物质的量分数为_________（填标号）。 A．＜0.25

B．0.25

C．0.25~0.50

D．0.50

E．＞0.50

（3）我国学者结合实验与计算机模拟结果，研究了在金催化剂表面上水煤气变换的反应历程，如图所

示，其中吸附在金催化剂表面上的物种用?标注。

可知水煤气变换的ΔH________0（填“大于”“等于”或“小于”），该历程中最大能垒（活化能）E正=_________eV，写出该步骤的化学方程式_______________________。

（4）Shoichi研究了467 ℃、489 ℃时水煤气变换中CO和H2分压随时间变化关系（如下图所示），催化

剂为氧化铁，实验初始时体系中的pH2O和pCO相等、pCO2和pH2相等。

计算曲线a的反应在30~90 min内的平均速率v(a)=___________kPa·min?1。467 ℃时pH2和pCO随时间变化关系的曲线分别是___________、___________。489 ℃时pH2和pCO随时间变化关系的曲线分别是___________、___________。

【答案】（1）大于 （2）C

（3）小于 2.02 COOH*+H*+H2O*

（4）0.0047 b c a d

COOH*+2H*+OH*（或H2O*

H*+OH*）

【解析】（1）H2还原氧化钴的方程式为：H2(g)＋CoO(s)CO(g)＋CoO(s)

Co(s)＋H2O(g)；CO还原氧化钴的方程式为：

Co(s)＋CO2(g)，平衡时H2还原体系中H2的物质的量分数（

n?H2?）高于

n?H2?+n?H2O?n?CO?CO还原体系中CO的物质的量分数（），故还原CoO(s)为Co(s)的倾向是CO大于H2；

n?CO?+n?CO2?（2）721 ℃时，在密闭容器中将等物质的量的CO(g)和H2O(g)混合，可设其物质的量为1mol，则

CO(g)+H2O(g)

CO2(g)+H2(g)

起始（mol） 1 1 0 0 转化（mol） x x x x 平衡（mol） 1-x 1-x x x

n?H2?xmolx==则平衡时体系中H2的物质的量分数=，因该反应为可逆反应，故n总21-x+1-x+x+xmol????????x<1，可假设二者的还原倾向相等，则x=0.5，由（1）可知CO的还原倾向大于H2，所以CO更易转化为H2，故x>0.5，由此可判断最终平衡时体系中H2的物质的量分数介于0.25~0.50，故答案为C； （3）根据水煤气变换[CO(g)+H2O(g)=CO2(g)+H2(g)]并结合水煤气变换的反应历程相对能量可知，CO(g)+H2O(g)的能量（-0.32eV）高于CO2(g)+H2(g)的能量（-0.83eV），故水煤气变换的ΔH小于0；活化能即反应物状态达到活化状态所需能量，根据变换历程的相对能量可知，最大差值为：

其最大能垒（活化能）E正=1.86-(-0.16)eV=2.02eV；该步骤的反应物为COOH+H+H2O＝

COOH+2H+OH；因反应前后COOH和1个H未发生改变，也可以表述成H2O＝H+OH； （4）由图可知，30~90 min内a曲线对应物质的分压变化量Δp=（4.08-3.80）kPa=0.28 kPa，故曲线a的反应在30~90 min内的平均速率v(a)=

0.28 kPa=0.0047 kPa·min?1；由（2）中分析得出H2的物质的量分数介

60min 于0.25~0.5，CO的物质的量分数介于0~0.25，即H2的分压始终高于CO的分压，据此可将图分成两部分：

由此可知，a、b表示的是H2的分压，c、d表示的是CO的分压，该反应为放热反应，故升高温度，平衡逆向移动，CO分压增加，H2分压降低，故467 ℃时PH2和PCO随时间变化关系的曲线分别是b、c；489 ℃时PH2和PCO随时间变化关系的曲线分别是a、d。

2．【2018新课标Ⅰ卷】采用N2O5为硝化剂是一种新型的绿色硝化技术，在含能材料、医药等工业中得到

广泛应用。回答下列问题：

（1）1840年 Devil用干燥的氯气通过干燥的硝酸银，得到N2O5，该反应的氧化产物是一种气体，其

分子式为___________。

（2）F. Daniels等曾利用测压法在刚性反应器中研究了25℃时N2O5（g）分解反应：

其中NO2二聚为N2O4的反应可以迅速达到平衡。体系的总压强p随时间t的变化如下表所示（t=∞时，N2O5（g）完全分解）： t/min p/kPa 0 35.8 40 40.3 80 42.5 160 45.9 260 49.2 1300 61.2 1700 62.3 ∞ 63.1 ①已知：2N2O5（g）

2NO2（g）

2N2O4（g）+O2（g） ΔH1=?4.4 kJ·mol?1 N2O4（g） ΔH 2=?55.3 kJ·mol?1

则反应N2O5（g）=2NO2（g）+

1O2（g）的ΔH =_______ kJ·mol?1。 2②研究表明，N2O5（g）分解的反应速率v=2×10?3×pN2O5（kPa·min?1）。t=62 min时，测得体系中

pO2 =2.9 kPa，则此时的pN2O5=________ kPa，v=_______ kPa·min?1。

③若提高反应温度至35℃，则N2O（完全分解后体系压强p∞（35℃）____63.1 kPa（填“大于”“等5g）于”或“小于”），原因是________。 ④25℃时N2O4（g）

2NO2（g）反应的平衡常数Kp=_______kPa（Kp为以分压表示的平衡常

数，计算结果保留1位小数）。

（3）对于反应2N2O5（g）→4NO2（g）+O2（g），R.A.Ogg提出如下反应历程：

第一步 N2O5

NO3+NO2 快速平衡

第二步 NO2+NO3→NO+NO2+O2 慢反应 第三步 NO+NO3→2NO2 快反应

其中可近似认为第二步反应不影响第一步的平衡。下列表述正确的是__________（填标号）。 A．v（第一步的逆反应）>v（第二步反应） B．反应的中间产物只有NO3

C．第二步中NO2与NO3的碰撞仅部分有效