2020届高三化学题型专练十八 化学反应原理综合题

化学反应原理综合题1．氢能源是最具应用前景的能源之一，高纯氢的制备是目前的研究热点。

(1)甲烷水蒸气催化重整是制高纯氢的方法之一。

①反应器中初始反应的生成物为H2和CO2，其物质的量之比为4∶1，甲烷和水蒸气反应的化学方程式是___________________________________________________________ ________________________________________________________________________。

②已知反应器中还存在如下反应：i．CH4(g)＋H2O(g)===CO(g)＋3H2(g)ΔH1ii.CO(g)＋H2O(g)===CO2(g)＋H2(g)ΔH2iii.CH4(g)===C(s)＋2H2(g)ΔH3……iii为积炭反应，利用ΔH1和ΔH2计算ΔH3时，还需要利用________________________________反应的ΔH。

③反应物投料比采用n(H2O)∶n(CH4)＝4∶1，大于初始反应的化学计量数之比，目的是________(填字母)。

a．促进CH4转化b．促进CO转化为CO2c．减少积炭生成④用CaO可以去除CO2。

H2体积分数和CaO消耗率随时间变化关系如图所示。

从t1时开始，H2体积分数显著降低，单位时间CaO消耗率_______(填“升高”“降低”或“不变”)。

此时CaO消耗率约为35%，但已失效，结合化学方程式解释原因：______________________________________________。

(2)可利用太阳能光伏电池电解水制高纯氢，工作示意图如图。

通过控制开关连接K1或K2，可交替得到H2和O2。

①制H2时，连接________。

产生H2的电极反应式是________________________________________________________________________。

②改变开关连接方式，可得O2。

③结合①和②中电极3的电极反应式，说明电极3的作用：_________________________________________________________________________________________________。

2．研究氮氧化物的反应机理，对于消除环境污染有重要意义。

(1)氮氧化物(NO x)可在催化剂作用下与氨反应生成无污染的物质，该反应的化学方程式为______________________________________________________________。

(2)对于一般的化学反应：a A＋b B===c C＋d D存在反应速率方程v＝kc m(A)c n(B)，利用反应速率方程可求出化学反应瞬时速率。

m＋n为反应级数，当m＋n分别等于0、1、2…时分别称为零级反应、一级反应、二级反应……；k为反应速率常数，k与温度、活化能有关，与浓度无关，温度升高，k增大。

在600 K下反应2NO(g)＋O2(g)2NO2(g)的初始浓度与初始速率如表所示：初始浓度/(mol/L)初始速率/[mol/(L·s)]c(NO)c(O2)0.0100.010 2.5×10－30.0100.020 5.0×10－30.0300.02045×10－3通过分析表中实验数据，得出该反应的速率方程为v＝__________，为______级反应，当c(NO)＝0.015 mol/L、c(O2)＝0.025 mol/L时的初始速率为______(保留两位有效数字)。

(3)升高温度绝大多数的化学反应速率增大，但是2NO(g)＋O2(g)2NO2(g)的反应速率却随着温度的升高而减小。

某化学小组为探究该特殊现象的原因，查阅资料知其反应历程分两步：a．2NO(g)N2O2(g)ΔH1<0快速平衡v1正＝k1正c2(NO)v1逆＝k1逆c(N2O2)b．N2O2(g)＋O2(g)2NO2(g)ΔH2慢反应v2正＝k2正c(N2O2)c(O2)v2逆＝k2逆c 2(NO 2)①反应2NO(g)＋O 2(g)2NO 2(g) ΔH ＝______(用含ΔH 1和ΔH 2的式子表示)。

②反应______为整个反应的速控反应，用k 1正、k 1逆、k 2正、k 2逆表示2NO(g)＋O 2(g)2NO 2(g)的平衡常数K ＝________________。

③反应a 的活化能E 1与反应b 的活化能E 2的大小关系为E 1______E 2(填“>”“<”或“＝”)。

若2NO(g)＋O 2(g)2NO 2(g)的反应速率方程v ＝k 1正k 1逆×k 2正×c 2(NO)×c (O 2)，分析升高温度该反应速率减小的原因可能是_________________________________________________________________________________________________________________________。

④对反应a 和b ，下列表述正确的是______(填字母)。

A ．v (第一步的逆反应)>v (第二步反应)B ．反应的中间产物为N 2O 2C ．反应b 中N 2O 2与O 2的碰撞仅部分有效3．采用H 2或CO 催化还原NO 能达到消除污染的目的，在氮氧化物尾气处理领域有着广泛应用。

回答下列问题：(1)用CO 处理NO 时产生两种无毒、无害的气体，该反应的氧化产物为________。

(2)已知：氢气的燃烧热为285.8 kJ/mol2NO(g)===N 2(g)＋O 2(g) ΔH 1＝－180.5 kJ/molH 2O(g)===H 2O(l) ΔH 2＝－44 kJ/mol写出用H 2处理NO 生成水蒸气和1 mol N 2的热化学方程式：_______________________。

(3)针对上述用H 2处理NO 生成水蒸气和1 mol N 2的反应，回答下列问题：①研究表明，上述反应中，反应速率v ＝k ·c 2(NO)·c 2(H 2)，其中k 为速率常数，只与温度有关。

t 1时刻， v ＝v 1，若此刻保持温度不变，将c (NO)增大到原来的2倍时，c (H 2)减小为原来的12(此时v ＝v 2)。

则有v 1______v 2(填“>”“<”或“＝”)。

②在温度T 时，向容积固定的密闭容器中充入3 mol NO 和2 mol H 2发生上述反应，起始压强为p 0，一段时间后，反应达到平衡，此时压强p ＝0.9p 0，则NO 的平衡转化率α(NO)＝________(结果保留三位有效数字)，该反应的平衡常数K p ＝________(用含p 的代数式表示，K p 为以分压表示的平衡常数，且某气体的分压＝总压×该气体的物质的量分数)。

(4)实验室常用NaOH 溶液吸收法处理NO x ，反应的化学方程式如下：(已知NO 不能与NaOH 溶液反应)NO＋NO2＋2NaOH===2NaNO2＋H2O2NO2＋2NaOH===NaNO2＋NaNO3＋H2O①若NO x(此处为NO和NO2的混合气体)能被NaOH溶液完全吸收，则x的取值范围为________。

②1 mol NO2和溶质物质的量为1 mol的NaOH溶液恰好完全反应后，溶液中各离子浓度由大到小的顺序为______________________________________________。

(5)一氧化氮­空气质子交换膜燃料电池将化学能转化为电能的同时，实现了制硝酸、发电、环保三位一体的结合，其工作原理如图所示，写出放电过程中负极的电极反应式：________________________，若过程中产生2 mol HNO3，则消耗标准状况下O2的体积为________L。

4．某硫酸工厂的废水中含有较多的H＋、Cu2＋、Fe2＋、SO2－4、AsO3－4、HAsO2－4、H2AsO－4等需要处理的杂质离子，其中一种处理流程如图1所示。

已知：Ⅰ.常温下lg c(M)(M表示Cu2＋或Fe2＋等)随pH的沉淀溶解平衡曲线如图2所示(已知10－5.7≈2×10－6)。

Ⅱ.常温下H3AsO4水溶液中含砷元素的各物种的分布分数(平衡时某物种的浓度占各物种浓度之和的分数)与pH的关系如图3所示。

回答下列问题：(1)沉淀A的主要成分的化学式是______________。

(2)常温下pH＝7的溶液中Cu2＋的物质的量浓度为________，请判断此时Fe2＋是否沉淀完全：________(填“是”或“否”)。

(3)若氧化过程中生成了某种胶体，用离子方程式解释氧化过程中溶液pH降低的原因：________________________________________________________________________________________________________________________________________________。

(4)①研究H3AsO4水溶液，分析废水中的砷的去除率：以酚酞为指示剂(pH变色范围为8.2～10.0)，将NaOH溶液逐滴加入H3AsO4溶液中，当溶液由无色变为浅红色时停止滴加。

该过程中主要反应的离子方程式为________________________________________。

②H3AsO4第一步电离方程式H3AsO4H2AsO－4＋H＋的电离常数为K a1，则p K a1＝________(p K a1＝－lg K a1)。

③最后一次调节pH时，pH过低或过高砷的去除率都会明显降低，pH过低时可能的原因是_________________；pH过高时可能的原因是______________(从沉淀转化的角度分析)。

参考答案1．答案：(1)①CH 4＋2H 2O=====催化剂4H 2＋CO 2②C(s)＋2H 2O(g)===CO 2(g)＋2H 2(g)或C(s)＋CO 2(g)===2CO(g)③abc ④降低 CaO ＋CO 2===CaCO 3，CaCO 3覆盖在CaO 表面，减少了CO 2与CaO 的接触面积(2)①K 1 2H 2O ＋2e －===H 2↑＋2OH －③制H 2时，电极3发生反应：Ni(OH)2＋OH －－e －===NiOOH ＋H 2O 。

制O 2时，上述电极反应逆向进行，使电极3得以循环使用2．答案：(1)6NO x ＋4x NH 3=====催化剂(3＋2x )N 2＋6x H 2O(2)2.5×103c 2(NO)c (O 2) 三 1.4×10－2mol/(L·s)(3)①ΔH 1＋ΔH 2 ②b k 1正k 1逆×k 2正k 2逆 ③< 反应a 的ΔH 1<0，升高温度时平衡逆向移动，K 1＝k 1正k 1逆减小，k 2正随温度升高而增大，但增大的程度比k 1正k 1逆减小的程度小，故反应速率减小 ④ABC3．答案：(1)CO 2 (2)2H 2(g)＋2NO(g)===N 2(g)＋2H 2O(g)ΔH ＝－664.1 kJ/mol (3)①＝ ②33.3%916p (4)①1.5≤x <2 ②c (Na ＋)>c (NO －3 )>c (NO －2 )>c (OH －)>c (H ＋) (5)NO －3e －＋2H 2O===NO －3＋4H ＋33.64．答案：(1)CaSO 4 (2)2×10－6mol·L －1 否(3)4Fe 2＋＋O 2＋10H 2O===4Fe(OH)3(胶体)＋8H ＋(4)①2OH －＋H 3AsO 4===HAsO 2－4＋2H 2O ②2.2 ③H ＋会抑制H 3AsO 4的电离，溶液中AsO 3－4浓度较小，不易与Fe 3＋形成沉淀 FeAsO 4会转化为Fe(OH)3沉淀，AsO 3－4又进入水中。