2022-2022备战高考化学培优 易错 难题(含解析)之化学反应原理综

2020-2021备战高考化学培优 易错 难题(含解析)之化学反应原理综合考查含

详细答案

一、化学反应原理综合考查

1．铜的多种化合物在生产生活中都有广泛用途。请回答下列问题：

（1）Cu 2O 和CuO 是铜的两种氧化物，可互相转化。已知：

i.2Cu 2O(s)＋O 2(g)=4CuO(s) △H =-292.0kJ·mol -1

ii.C(s)＋2CuO(s)=Cu 2O(s)＋CO(g) △H =＋35.5kJ·mol -1

若CO 的燃烧热为283.0kJ·

mol -1，则C(s)的燃烧热为___。 （2）Cu 2O 和CuO 常用作催化剂。

①质子交换膜燃料电池(PEMFC)的燃料气中除含有H 2外还含有少量的CO 和CO 2，其中CO 是PEMFC 催化剂的严重毒化剂，可用CuO/CeO 2作催化剂优先氧化脱除CO 。160℃、用CuO/CeO 2作催化剂时，氧化CO 的化学方程式为___；分别用HIO 3和H 3PO 4对CuO/CeO 2进行处理，在一定条件下，利用不同催化剂进行CO 氧化的对比实验，得如图曲线，其中催化剂___ (填“b”或“c”)催化性能最好；120℃使用催化剂b 进行氧化，若燃料气中CO 的体积

分数为0.71%，气体流速为2000mL·

h -1，则1h 后，CO 体积为___mL 。

②在Cu 2O 催化作用下合成CH 3OH ，反应如下：CO(g)＋2H 2(g)?CH 3OH(g) △H =-90.0kJ·

mol -1，有利于提高该反应CO 的平衡转化率的条件是___(填标号)。

A ．高温低压

B ．低温高压

C ．高温高压

D ．低温低压

T ℃时，将CO 和H 2按一定比例混合后投入容积为2L 的恒容密闭容器中，CO 的起始浓度为1.0mol·L -1，平衡时，测得体系中，n(H 2)=1.4mol ，n(CH 3OH)=1.7mol ，反应达到平衡时CO 的转化率为___，若反应达到平衡状态后，保持其他条件不变，再充入0.2molCO 和0.2molCH 3OH ，平衡向___(填“正”或“逆”)反应方向移动，理由是___。

（3）CuS 呈黑色，是最难溶的物质之一，由于它的难溶性使得一些看似不可能的反应可以

发生。向0.01mol·

L -1CuSO 4溶液中，持续通入H 2S 维持饱和(H 2S 饱和浓度为0.1mol·L -1)，发生反应：H 2S(aq)＋Cu 2＋(aq)CuS(s)＋2H ＋(aq)，该反应的化学平衡常数K 为___(保留2位

有效数字)。已知：K a1(H 2S)=1.1×10-7，K a2(H 2S)=1.3×10-13，K sp (CuS)=6.3×10-36。

【答案】393.5kJ·

mol －1 2CO ＋O 22CO 2 b 2.84 B 85% 正 平衡常数K=322()()()c CH OH c H c CO ? ≈11.6，再充入0.2molCO 和0.2molCH 3OH ，Qc=322()()()c CH OH c H c CO ?

=20.950.70.25?≈7.76

【分析】

【详解】

（1）i.2Cu 2O(s)＋O 2(g)=4CuO(s) △H =-292.0kJ·

mol -1 ii.C(s)＋2CuO(s)=Cu 2O(s)＋CO(g) △H =＋35.5kJ·mol -1 根据盖斯定律，i+2ii 得：2C(s)＋O 2(g)=2CO(g) △H =-221.0kJ·

mol -1，设为Ⅲ，因为2CO(g) +O 2(g)=2CO 2(g) △H =-2×283.0kJ·mol -1，设为Ⅳ，（Ⅲ+Ⅳ）×12

得：C(s)+O 2(g)=CO 2(g) △H =-393.5kJ·mol －1，C(s)的燃烧热为393.5kJ·mol －1。

故答案为：393.5kJ·

mol －1； （2）①160℃、用CuO/CeO 2作催化剂时，氧化CO 的化学方程式为2CO ＋O 22CO 2；如图曲线，其中催化剂b 催化性能最好；120℃使用催化剂b 进行氧化，若燃料气中CO 的体积分数为0.71%，气体流速为2000mL·

h -1，使用催化剂b 进行氧化时，则1h 后，CO 体积为2000mL·

h -1×1h×0.71%×20%=2.84mL 。 故答案为：2CO ＋O 22CO 2；b ；2.84；

②CO(g)＋2H 2(g)?CH 3OH(g) △H =-90.0kJ·

mol -1，反应是体积减小的放热反应，低温高压有利于提高该反应CO 的平衡转化率，故选B 。 T ℃时，将CO 和H 2按一定比例混合后投入容积为2L 的恒容密闭容器中，CO 的起始浓度为1.0mol·L -1，平衡时，测得体系中，n(H 2)=1.4mol ，n(CH 3OH)=1.7mol ，由三段式可得：

()()()231

1

12m ? 1.0 2.40m ?0.85 1.70.85m ?0.150.70.85CO g H g CH OH g ol L ol L ol L ---+?

起始变化平衡

反应达到平衡时CO 的转化率为85%，平衡常数K=322()()()

c CH OH c H c CO ? ≈11.6，再充入0.2molCO 和0.2molCH 3OH ，Qc=322()()()c CH OH c H c CO ? =20.950.70.25

?≈7.76

故答案为：正；平衡常数K=322()()()

c CH OH c H c CO ? ≈11.6，再充入0.2molCO 和0.2molCH 3OH ，Qc=322()()()c CH OH c H c CO ? =20.950.70.25

?≈7.76

K=()

()()222713

122222236()()() 1.110 1.310()()() 6.310

a a sp K H S K H S c H c H c S c Cu c Cu c S K CuS ++---++--???=?===? 2.3×1015；

故答案为：2.3×1015。

2．甲醇与水蒸气重整制氢可直接用于燃料电池。回答下列问题：

(1)已知甲醇分解反应：CH 3OH(g)?CO(g)＋2H 2(g) △H 1＝＋90.64 kJ·mol －1；

水蒸气变换反应：CO(g)＋H 2O(g)?CO 2(g)＋H 2(g) △H 2＝－41.20 kJ·

mol －1。 则CH 3OH(g)＋H 2O(g)?CO 2(g)＋3H 2(g) △H 3＝___________kJ·

mol －1。 (2)科学家通过密度泛函理论研究甲醇与水蒸气重整制氢反应机理时，得到甲醇在Pd(III)表面发生解离时四个路径与相对能量的关系如图所示，其中附在Pd(III)表面的物种用*标注。此历程中活化能最小的反应方程式为_____________________________________________。

(3)在0.1MPa 下，将总进料量为1 mol 且n(CH 3OH)：n(H 2O)＝1：1.3的混合气体充入一刚性密闭容器中反应。

①实验测得水蒸气变换反应的速率随温度的升高明显下降，原因是

____________________。

②平衡时，测得CH 3OH 的含量在给定温度范围内极小，H 2、H 2O(g)、CO 、CO 2四种组分的含量与反应温度的关系如图所示，曲线b 、c 对应物质的化学式分别为________、________。

(4)573.2K时，向一刚性密闭容器中充入5.00 MPa CH3OH使其分解，t h后达平衡时H2的物质的量分数为60%，则t h内v(CH3OH)＝_____MPa·h－1，其分压平衡常数K p＝

_____MPa2。

【答案】+49.44 CH2O*+2H*=CHO*+3H*（或CH2O*=CHO*+H*）随温度升高，催化活性

降低CO2H2O（g）3.75

t

168.75

【解析】

【分析】

【详解】

（1）甲醇分解反应：CH3OH(g)?CO(g)＋2H2(g) △H1＝＋90.64 kJ·mol－1；①

水蒸气变换反应：CO(g)＋H2O(g)?CO2(g)＋H2(g) △H2＝－41.20 kJ·mol－1。②

将①+②，即可求出CH3OH(g)＋H2O(g)?CO2(g)＋3H2(g) △H3＝=+90.64 kJ·mol－1+（-41.20 kJ·mol－1）=+49.44 kJ·mol－1，故答案为：+49.44；

（2）活化能为反应物的总能量与过渡态能量之差，从图中可以看出，过渡态3发生的反应活化能最小。反应物为“CH2O*+2H*”，产物为“CHO*+3H*，故反应方程式为

CH2O*+2H*=CHO*+3H*．因为2H*反应前后都吸附在催化剂表面，未参与反应，故反应实质为CH2O*=CHO*+H*，故答案为：CH2O*+2H*=CHO*+3H*（或CH2O*=CHO*+H*）；

（3）因为温度升高，反应速 …… 此处隐藏：19643字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……