2020年高考化学：化学反应原理综合大题精编30题【答案+解析】

2020年高考化学：化学反应原理综合大题

【精编30题答案+解析】

1.甲醇是一种重要的基础化工原料，也是一种很有前景的燃料。利用工业废气

中的CO

2和CO与H

2

反应都可以制得甲醇。回答下列问题：

(1)CO(g)＋2H

2(g)CH

3

OH(g) ΔH＝－90.14 kJ·mol－1，该反应平衡

常数的表达式为

____________________________________________________________________ ____。

若压强、投料比x[n CO

n H

2

]对H

2

的百分含量的影响如图甲所示，则图中曲线所

示的压强关系：p1________(填“＝”“＞”或“＜”)p2。

(2)在某温度下，在一恒容密闭容器中进行该反应，若反应各物质起始浓度分别为c(CO)＝1.0 mol·L－1，c(H2)＝2.4 mol·L－1,5 min后达到平衡，c(CO)＝0.5 mol·L－1，则 5 min内H

2

的平均反应速率为____________________________________________________。

下列能说明反应达到平衡状态的是________(填字母)。

a．容器内气体压强不再改变

b．容器内气体密度不再改变

c．c(H2)与c(CH3OH)的比值保持不变

d．单位时间内有2 mol H

2消耗的同时有1 mol CH

3

OH生成

(3)在相同温度下，若反应物的起始浓度分别为c (CO)＝4.0 mol ·L －1，c (H 2)＝a mol ·L －1，达平衡后c (CH 3OH)＝2.0 mol ·L －1，则a ＝________。

(4)利用CO 2和H 2的混合气在催化剂M 存在的条件下制甲醇的催化过程如图乙所示。若生成 1 mol CH 3OH 放出热量48.97 kJ ，写出其反应的热化学方程式：____________________

________________________________________________________________________。

生成CH 3OH 的同时，还存在副反应CO 2(g)＋H 2(g)CO(g)＋H 2O(g)，其

ΔH ＝____kJ ·mol

－1

，则从化学反应的自发性角度分析，温度应控制在

________(填“高温”或“低温”)下才有利于主反应进行。 答案 (1)K ＝

c CH 3OH

c CO ·c 2H 2

＜

(2)0.2 mol ·L －1·min －1 ac (3)5.4

(4)CO 2(g)＋3H 2(g)M

CH 3OH(g)＋H 2O(g) ΔH ＝－48.97 kJ ·mol －1 ＋

41.17 低温

2.(1)甲醇是重要的可再生燃料。已知在常温常压下：

2CH 3OH(l)＋3O 2(g)===2CO 2(g)＋4H 2O(g)ΔH ＝－1 275.6 kJ/mol 2CO(g)＋O 2(g)===2CO 2(g) ΔH ＝－566.0 kJ/mol H 2O(g)===H 2O(l) ΔH ＝－44.0 kJ/mol

则甲醇不完全燃烧生成一氧化碳和液态水的热化学方程式为_____________________________________________________________。

(2)氧化还原反应与生产、生活、科技密切相关。请回答下列问题： ①银制器皿日久表面变黑是因为表面生成了Ag 2S 的缘故，该现象属于________腐蚀。如果加入一定浓度硝酸将发生反应3Ag 2S ＋8HNO 3===6AgNO 3＋3S ↓＋2NO ↑＋4H 2O ，同时Ag 与硝酸反应生成AgNO 3、NO 、H 2O ，当生成22.4 mL 的气体时，参加反应硝酸的物质的量为________。

图1

②在如图1所示的原电池装置中，负极的电极反应为_________________________，H ＋的移动方向为________；电池总反应方程式为________________________，当电路中转移0.1 mol e －时，交换膜左侧溶液中离子减少的物质的量为________。

图2

③电解NO 制备NH 4NO 3原理如图2所示，接电源正极的电极为________(填X 或Y)，X 电极反应式为________________________________，为使电解产物完全转化为NH 4NO 3，需要补充的物质A 的化学式为________。

【信息提取】 (2)①n (HNO 3)∶n (NO)＝8∶2――――――――――→n NO ＝0.001 mol

n (HNO 3)＝0.004 mol ；

②右侧通Cl 2――→得电子右端为正极；左端电极反应为Ag －e －＋Cl －===AgCl ；右侧溶液增加Cl －，H ＋向右侧溶液移动；

③NO →NH ＋

4

――→得电子X 为阴极，NO →NO －

3――→失电子

Y 为阳极。

【标准答案】 (1)CH 3OH(l)＋O 2(g)===CO(g)＋2H 2O(l) ΔH ＝－442.8 kJ/mol

(2)①化学 0.004 mol 或4×10－3mol ②Ag －e －＋Cl －===AgCl(2分) 向右

2Ag＋Cl

2

===2AgCl(2分) 0.2 mol

③Y NO＋6H＋＋5e－===NH＋

4＋H

2

O NH

3

或NH

3

·H

2

O

3．CO

2的资源化利用能有效减少CO

2

排放，充分利用碳资源。

（1）CaO可在较高温度下捕集CO

2，在更高温度下将捕集的CO

2

释放利用。Ca

C

2O

4

·H

2

O热分解可制备CaO，CaC

2

O

4

·H

2

O加热升温过程中固体的质量

变化见下图。

①写出400~600 ℃范围内分解反应的化学方程式：▲。

②与CaCO

3热分解制备的CaO相比，CaC

2

O

4

·H

2

O热分解制备的CaO具有更

好的CO

2

捕集性能，其原因是▲。

（2）电解法转化CO

2可实现CO

2

资源化利用。电解CO

2

制HCOOH的原理示意图如

下。

①写出阴极CO

2

还原为HCOO?的电极反应式：▲。

②电解一段时间后，阳极区的KHCO

3

溶液浓度降低，其原因是▲。

（3）CO

2催化加氢合成二甲醚是一种CO

2

转化方法，其过程中主要发生下列反

应：

反应Ⅰ：CO

2(g)+H

2

(g)CO(g)+H

2

O(g) ΔH =41.2 kJ·mol?1

反应Ⅱ：2CO

2(g)+6H

2

(g)CH

3

OCH

3

(g)+3H

2

O(g) ΔH =﹣122.5 k

J·mol?1

在恒压、CO

2和H

2

的起始量一定的条件下，CO

2

平衡转化率和平衡时CH

3

OC

H

3

的选择性随温度的变化如图。其中：

CH

3OCH

3

的选择性=33

2

CH OCH

C

2

O

?的物质的量

反应的的物质的量

×100％

①温度高于300 ℃，CO

2

平衡转化率随温度升高而上升的原因是▲。

②220 ℃时，在催化剂作用下CO

2与H

2

反应一段时间后，测得CH

3

OCH

3

的

选择性为48%（图中A点）。不改变反应时间和温度，一定能提高CH

3

OCH 3

选择性的措施有▲。

【答案】（1）①CaC

2O

4

400~600℃

CaCO

3

+CO↑

②CaC

2O

4

·H

2

O热分解放出更多的气体，制得的CaO更加疏松多孔

（2）①CO

2+H++2e?HCOO?或CO

2

+

3

HCO-+2e?HCOO?+2

3

CO-

②阳极产生O

2，pH减小，

3

HCO-浓度降低；K+部分迁移至阴极区

（3）①反应Ⅰ的ΔH＞0，反应Ⅱ的ΔH＜0，温度升高使CO2转化为CO的平衡转化

率上升，使CO

2转化为CH

3

OCH

3

的平衡转化率下降，且上升幅度超过下降幅度

②增大压强，使用对反应Ⅱ催化活性更高的催化剂

【解析】

【分析】

本题注重理论联系实际，引导考生认识并体会化学科学对社会发展的作用，试

题以减少CO

2

排放，充分利用碳资源为背景，考查《化学反应原理》模块中方程式的计算、电化学、外界条件对化学反应速率和化学平衡的影响等基本知识；

【详解】（1）①令CaC

2O

4

·H

2

O的物质的量为1mol，即质量为146g，根据图像，

第一阶段剩余固体质量为128，原固体质量为146 g，相差18 g，说明此阶段失去结晶水，第二阶段从剩余固体质量与第一阶段剩余固体质量相对比，少了28 g，相差1个CO，因此400℃~600℃范围内，分解反应方程式为

CaC

2O

4

400~600℃

CaCO

3

+CO↑。

②CaC

2O

4

·H

2

O热分解放出更多的气体，制得的CaO更加疏松多孔，增加与CO

2

的

接触面积，更好捕捉CO

2

。

（2）①根据电解原理，阴极上得到电子，化合价降低，CO

2

+H++2e?HCOO?或

CO

2+

3

HCO-+2e?HCOO?+2

3

CO-。

②阳极反应式为2H

2O－4e－O

2

↑＋4H＋，阳极附近pH减小，H＋与HCO

3

－反应，

同时部分K＋迁移至阴极区，所以电解一段时间后，阳极区的KHCO

3

溶液浓度降低。

（3）①根据反应方程式，反应I为吸热反应，升高温度，平衡向正反应方向移

动，CO

2

的转化率增大，反应II为放热反应，升高温度，平衡向逆反应方向进行，

CO

2

的转化率降低，根据图像，上升幅度超过下降幅度，因此温度超过300℃时，

CO

2

转化率上升。

②图中A点CH

3OCH

3

的选择性没有达到此温度下平衡时CH

3

OCH

3

的选择性，依据

CH

3OCH

3

选择性公式，提高CH

3

OCH

3

选择性，不改变反应时间和温度时，根据反应

II，可以增大压强，或者使用对反应II催化活性更高的催化剂。

4.煤的气化可生产水煤气，液化可生产CH

3

OH，已知制备甲醇的有关化学反应以及化学平衡常数如下所示：

化学反应平衡常数(850 ℃) 反应热(25 ℃、101 kPa)

①CO(g)＋

2H

2(g)CH

3

OH(g)

K

1

＝160(mol/L)－2ΔH1＝－90.8 kJ·mol－1

②H

2

(g)＋

CO

2(g)H

2

O(g)＋

CO(g)

K

2

ΔH2＝－41.2 kJ·mol－1