【文档说明】新高考版化学二轮专题复习热考题型分级练（十四） 化学反应原理综合应用题含解析【高考】.docx，共(12)页，442.342 KB，由小赞的店铺上传

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热考题型分级练(十四)化学反应原理综合应用题(A级)1．苯乙烯是重要的化工原料。以乙苯(C6H5—CH2CH3)为原料，采用催化脱氢的方法制取苯乙烯(C6H5—CH===CH2)，反应的化学方程式为：C6H5—CH2CH3

(g)C6H5—CH===CH2(g)＋H2(g)ΔH＝＋117.6kJ·mol－1。回答下列问题：(1)已知：H2(g)＋12O2(g)===H2O(l)ΔH＝－285.8kJ·mol－1；C6H5—CH2CH3(g)＋21

2O2(g)===8CO2(g)＋5H2O(l)ΔH＝－4607.1kJ·mol－1。则C6H5—CH===CH2(g)＋10O2(g)===8CO2(g)＋4H2O(l)ΔH＝________。(2)工业上，在恒压设备中进

行上述反应制取苯乙烯，常在乙苯蒸气中通入大量水蒸气。请用化学平衡理论解释通入大量水蒸气的原因_______________________________________________________________

_________________________________________________________________________________。(3)已知T℃下，将amol乙苯蒸气通入到体积为VL的密闭容

器中进行上述反应，反应时间与容器内的总压强数据如表：时间t/min010203040总压强p/1000kPa1.01.31.451.51.5①由表中数据计算0～10min内v(C6H5—CH2CH3)＝________________。(用含a、V的式子表示)②该反应平衡时

乙苯的转化率为________。(4)苯乙烯与溴化氢发生的加成反应产物有两种，其反应的化学方程式如下：ⅰ.C6H5—CH===CH2(g)＋HBr(g)C6H5—CH2CH2Br(g)ⅱ.C6H5—CH===CH2(g)＋HBr(g)C6H5—CHBrCH3(g)60

0℃时，向3L恒容密闭容器中充入1.2molC6H5—CH===CH2(g)和1.2molHBr(g)发生反应，达到平衡时C6H5—CH2CH2Br(g)和C6H5—CHBrCH3(g)的物质的量(n)随时间(t)变化的曲线如图所示。①600℃，反应ⅱ的化学平衡常数Kⅱ＝__

______。②反应平衡后，若保持其他条件不变，向该容器中再充入1molC6H5—CH2CH2Br(g)，则反应ⅱ将________(填“正向”“逆向”或“不”)移动。③在恒温恒容的密闭容器中，苯乙烯与溴化氢发生ⅰ、ⅱ两个加成反应，可以判断反应已达到平衡状态的是______

__。A．容器内混合气体的密度不再改变B．C6H5—CH2CH2Br(g)的生成速率与C6H5—CHBrCH3(g)的分解速率相等C．反应器中压强不再随时间变化而变化D．混合气体的平均相对分子质量保持不变2．砷(As)是第四周期ⅤA族元素，可以形成As2S3、As2O5、H3As

O3、H3AsO4等化合物，有着广泛的用途。回答下列问题：(1)画出砷的原子结构示意图________。(2)工业上常将含砷废渣(主要成分为As2S3)制成浆状，通入O2氧化，生成H3AsO4和单质硫。写出发生反应的化学方程式_____________

_______________。该反应需要在加压下进行，原因是_________________________________________________________________________________

_______________________________________________________________。(3)已知：As(s)＋32H2(g)＋2O2(g)===H3AsO4(s)Δ

H1H2(g)＋12O2(g)===H2O(l)ΔH22As(s)＋52O2(g)===As2O5(s)ΔH3则反应As2O5(s)＋3H2O(l)===2H3AsO4(s)的ΔH＝__________

______。(4)298K时，将20mL3xmol·L－1Na3AsO3、20mL3xmol·L－1I2和20mLNaOH溶液混合，发生反应：AsO3－3(aq)＋I2(aq)＋2OH－(aq)AsO3－4

(aq)＋2I－(aq)＋H2O(l)。溶液中c(AsO3－4)与反应时间(t)的关系如图所示。①下列可判断反应达到平衡的是________(填标号)。a．溶液的pH不再变化b．v(I－)＝2v(AsO3－3)c．c(AsO3－4)/c(AsO3－3)

不再变化d．c(I－)＝ymol·L－1②tm时，v正________v逆(填“大于”“小于”或“等于”)。③tm时v逆________tn时v逆(填“大于”“小于”或“等于”)，理由是______________________________________________________

__________________。④若平衡时溶液的pH＝14，则该反应的平衡常数K为________________________。(B级)3．中科院大连化学物理研究所的一项研究成果实现了甲烷高效生产乙烯，甲烷在

催化作用下脱氢，在气相中经自由基偶联反应生成乙烯，如图所示。物质燃烧热/(kJ·mol－1)氢气285.8甲烷890.3乙烯1411.0(1)已知相关物质的燃烧热如上表，写出甲烷制备乙烯的热化学方程式_______________________________

_________________________________________。(2)在400℃时，向1L的恒容反应器中充入1molCH4，发生上述反应，测得平衡混合气体中C2H4的体积分数为20.0%。则在该温度下，其平衡常数K＝________。按化学平衡移动原理，在下图中画出CH

4的平衡转化率与温度及压强(p1>p2)的关系曲线。(3)在制备C2H4时，通常存在副反应：2CH4(g)===C2H6(g)＋H2(g)。在常温下，向体积为1L的恒容反应器中充入1molCH4，然后不断升高温度，得到上图。①在

200℃时，测出乙烷的量比乙烯多的主要原因是___________________________________________________________________________________________________

_____________________________________________。②在600℃时，乙烯的体积分数减少的主要原因是___________________________________________

_____________________________________________________________________________________________________。(4)工业上常采用除杂效率高的吸收—电解联合

法，除去天然气中杂质气体H2S，并将其转化为可回收利用的单质硫，其装置如下图所示。通电前，先通入一段时间含H2S的甲烷气，使部分NaOH吸收H2S转化为Na2S，再接通电源，继续通入含H2S杂质的甲烷气，并控制好通气速率。则装置中右端碳棒为________极，左端碳棒上的电极反应为_______

_________________________，右池中的c(NaOH):c(Na2S)________(填“增大”“基本不变”或“减小”)。4．甲醚(DME)被誉为“21世纪的清洁燃料”。由合成气制备二甲醚的主要原理如下：①CO(g)＋2H2(

g)CH3OH(g)ΔH1＝－90.7kJ·mol－1②2CH3OH(g)CH3OCH3(g)＋H2O(g)ΔH2＝－23.5kJ·mol－1③CO(g)＋H2O(g)CO2(g)＋H2(g)ΔH3＝－41.2kJ·mol－1回答下列问题：(1)则反应3H2(g)＋3CO(g)

CH3OCH3(g)＋CO2(g)的ΔH＝________kJ·mol－1。(2)反应②达平衡后采取下列措施，能提高CH3OCH3产率的有________(填字母，下同)。A．加入CH3OHB．升高温度C．增大压强D．移出H

2OE．使用催化剂(3)以下说法能说明反应3H2(g)＋3CO(g)CH3OCH3(g)＋CO2(g)达到平衡状态的有________。A．H2和CO2的浓度之比为3:1B．单位时间内断裂3个H—H同时断裂1个C===OC．恒温恒容条件下，气体的

密度保持不变D．恒温恒压条件下，气体的平均摩尔质量保持不变E．绝热体系中，体系的温度保持不变(4)一定量的CO2与足量的碳在体积可变的恒压密闭容器中反应：C(s)＋CO2(g)2CO(g)。平衡时，体系中气体体积分

数与温度的关系如图所示：已知：气体分压(p分)＝气体总压(p总)×体积分数。①该反应ΔH________(填“>”“<”或“＝”)0，550℃时，平衡后若充入惰性气体，平衡________(填“正移”“逆移”或“不移动”)。②650℃时，反应达平衡

后CO2的转化率为________(保留2位有效数字)。③T时，用平衡分压代替平衡浓度表示的化学平衡常数Kp＝________p总。5．氮的氧化物是造成大气污染的主要物质。研究氮氧化物的反应机理，对于消除环境污染有重要意义。请回答下列问题：(1)已知：H2的燃烧

热ΔH＝－285.8kJ·mol－1。N2(g)＋2O2(g)===2NO2(g)ΔH＝＋133kJ·mol－1H2O(g)===H2O(l)ΔH＝－44kJ·mol－1则H2和NO2反应生成两种无污染的气体

的热化学反应方程式为：____________________。(2)一定温度下，向2L恒容密闭容器充入0.40molN2O4，发生反应N2O4(g)2NO2(g)，一段时间后达到平衡，测得数据如下：时间/s20406080100c(NO2)/(mo

l·L－1)0.120.200.260.300.30①0～40s内，v(NO2)＝______________。②升高温度时，气体颜色加深，则上述反应是________(填“放热”或“吸热”)反应。③该温度下反应的化学平衡常数K＝________。④相同温度

下，若开始时向该容器中充入0.80molN2O4，则达到平衡后c(NO2)________(填“>”“＝”或“<”)0.60mol·L－1。(3)已知2NO(g)＋O2(g)2NO2(g)ΔH的反应历程分两步：①2NO(g)N2O2(g)(快

)ΔH1<0，v1正＝k1正c2(NO)，v1逆＝k1逆c(N2O2)②N2O2(g)＋O2(g)2NO2(g)(慢)ΔH2<0，v2正＝k2正c(N2O2)·c(O2)，v2逆＝k2逆c2(NO2)比较反应①的活化能E1与反应②的活化能E2的大小：E1________(填“>”

“<”或“＝”)E2，其判断理由是________________________________________________；2NO(g)＋O2(g)2NO2(g)的平衡常数K与上述反应速率常数k1正、k1逆、k2正、k2逆的关系式为____

____________。(4)N2O5是绿色硝化试剂，溶于水可得硝酸。如图是以N2O4为原料电解制备N2O5的装置。写出阳极区生成N2O5的电极反应式(注意阳极区为无水环境，HNO3亦无法电离)：________________。热考题型分级练(十四)1．解析：(1)将题中已知热化学方程式依次编

号为①②③④，根据盖斯定律；④＝③－②－①，故ΔH＝－4607.1kJ·mol－1－(－285.8kJ·mol－1)－(117.6kJ·mol－1)＝－4438.9kJ·mol－1。(2)该反应是气体分子数增大的可逆反应，恒压条件下通入水蒸气，总压不变，容器体积增大，平衡向正反应方向移动，

苯乙烯产量提高。(3)①根据C6H5—CH2CH3(g)C6H5—CH===CH2(g)＋H2(g)，设0～10min内乙苯转化xmol，则10min末乙苯为(a－x)mol，苯乙烯、H2均为xmol，根据起始时和10min时的压强，有a:(a＋x)＝1.0:1.3，

解得x＝0.3a，故v(乙苯)＝0.3amolVL×10min＝0.03aVmol·L－1·min－1。②根据表格中数据，反应在30min时处于平衡状态，设平衡建立过程中乙苯转化ymol，则平衡时乙苯为(a－y)mol，苯乙烯、H2均为ymol，根据起始时和平衡时的压强，有a:(a＋y)＝1

.0:1.5，解得y＝0.5a，故乙苯的平衡转化率为0.5aa×100＝50%。(4)①根据图示，600℃两反应达平衡时，n(C6H5—CHBrCH3)＝0.6mol，n(C6H5—CH===CH2)＝(1.2－0.3－0.6)mol＝

0.3mol，n(HBr)＝0.3mol，则反应ⅱ的平衡常数Kⅱ＝0.6mol3L/0.3mol3L×0.3mol3L＝20L·mol－1。②反应平衡后，向该容器中再充入1molC6H5—CH2CH2Br(g)，反应ⅰ向逆反应方向移动，苯乙烯、HBr的浓度增大。苯乙烯、

HBr的浓度增大，反应ⅱ向正反应方向移动。③该反应体系全为气体，气体质量不变，又容器恒容，因此气体密度始终不变，A项不能说明反应达平衡，A项错误；C6H5—CH2CH2Br(g)的生成速率与C6H5—CH2CH2Br(g)的分解速率相等，表明反应ⅰ的正反应速率和反

应ⅱ的逆反应速率相等，不是同一反应的正逆反应速率相等，不能说明反应达到平衡状态，B项错误；两个反应在反应前后气体分子数均不相等，因此气体的压强为变量，压强不变时可以说明反应达平衡，C项正确；反应体系全为气体，气体质量不变，两个反应前后气体分子数均不相等，因此气体的平均相对分子

质量为变量，故混合气体的平均相对分子质量不变可以说明反应达平衡，D项正确。答案：(1)－4438.9kJ·mol－1(2)该反应是气体分子数增大的可逆反应，恒压条件下通入水蒸气，总压不变，容器体积增大，反应体系分压减小，

平衡正移，苯乙烯产量提高(3)①(0.03a/V)mol·L－1·min－1②50%(4)①20(或20L·mol－1)②正向③CD2．解析：(1)As位于周期表中第四周期ⅤA族，说明As核外有4个电子层，最外层有5个电子，故原子结构示意图为。(2)由题意可知

反应物中有As2S3、O2，产物为H3AsO4、S，根据电子得失守恒可以配平这四种物质的系数，根据元素守恒可知反应物还有水且系数为6，配平后的方程式为2As2S3＋5O2＋6H2O===4H3AsO4＋6S，加压可以增加反应物O2的浓度，提高As2S3的转化率。(3)将已知热

化学方程式依次编号：①As(s)＋32H2(g)＋2O2(g)===H3AsO4(s)ΔH1②H2(g)＋12O2(g)===H2O(l)ΔH2③2As(s)＋52O2(g)===As2O5(s)ΔH3根据盖斯定律，将反应①×2－②×3－③可得：As2O5(s)＋3

H2O(l)===2H3AsO4(s)ΔH＝2ΔH1－3ΔH2－ΔH3。(4)①a对：溶液pH不变时，则c(OH－)也保持不变，反应处于平衡状态。b错：根据反应方程式，始终存在速率关系：v正(I－)＝2v逆(AsO3－3)，反应不一

定处于平衡状态。c对：由于Na3AsO3总量一定，当c(AsO3－4)/c(AsO3－3)不再变化时，c(AsO3－4)、c(AsO3－3)也保持不变，反应建立平衡。d错：由图可知，建立平衡时c(I－)＝2c(AsO3－4)＝2ymol·L－1，因此c(I－)＝y

mol·L－1时，反应没有建立平衡。②tm时，反应正向进行，故v正大于v逆。③由于tm时生成物AsO3－4的浓度小于tn时AsO3－4的浓度，因v逆的大小取决于生成物浓度的大小，故tm时的v逆小于tn时的v逆。④反应前，三种溶液混合

后，c(Na3AsO3)＝3xmol·L－1×20mL20mL＋20mL＋20mL＝xmol·L－1，同理，c(I2)＝xmol·L－1，反应情况如下：K＝y·(2y)2(x－y)·(x－y)×12＝4y3(x－y)2(mol·L－1)－1

。答案：(1)(2)2As2S3＋5O2＋6H2O===4H3AsO4＋6S加压可以增加反应物O2的浓度，提高As2S3的转化率(3)2ΔH1－3ΔH2－ΔH3(4)①ac②大于③小于tm时生成物浓度较

低，反应速率较慢④4y3(x－y)2(mol·L－1)－1(可不带单位)3．解析：(1)根据H2、CH4和C2H4的燃烧热数据可写出热化学方程式：①H2(g)＋12O2(g)===H2O(l)ΔH＝－

285.8kJ·mol－1，②CH4(g)＋2O2(g)===CO2(g)＋2H2O(l)ΔH＝－890.3kJ·mol－1，③C2H4(g)＋3O2(g)===2CO2(g)＋2H2O(l)ΔH＝－1411.0kJ·mol－1，根据

盖斯定律，由②×2－③－①×2得2CH4(g)C2H4(g)＋2H2(g)ΔH＝＋202.0kJ·mol－1。(2)设平衡时转化的CH4的物质的量为2xmol，根据三段式法进行计算：2CH4(g)C2H

4(g)＋2H2(g)起始(mol)100转化(mol)2xx2x平衡(mol)1－2xx2x则x1－2x＋x＋2x×100%＝20.0%，解得x＝0.25，则平衡时CH4、C2H4、H2的物质的量浓度分别为0.50

mol·L－1、0.25mol·L－1和0.50mol·L－1，则K＝0.25×0.5020.502＝0.25。该反应为吸热反应，升高温度，CH4的平衡转化率增大；该反应为气体分子数增大的反应，温度相同时增大压强，CH4的平衡转化率降低，据此画出图像。(3)①题图中

200℃时乙烷的量比乙烯多，这是因为该条件下乙烷的生成速率比乙烯的快。②在600℃后，乙烯的体积分数减少，主要是因为乙烯发生了分解反应。(4)结合题图可知右侧通入含有H2S杂质的甲烷气，得到除杂后的甲烷气，结合题意，则右端碳棒为电解池的阳极，左端碳棒为阴极。阴极上水电离出的H＋得电子被还原

为H2，电极反应式为2H2O＋2e－===2OH－＋H2↑或2H＋＋2e－===H2↑。右池中相当于H2S发生氧化反应而被除去，则溶液中c(NaOH):c(Na2S)基本保持不变。答案：(1)2CH4(g)C2H4(g)＋2H2(g)ΔH＝＋202.0

kJ·mol－1(或CH4(g)12C2H4(g)＋H2(g)ΔH＝＋101.0kJ·mol－1(2)0.25或0.25mol·L－1如图所示(3)①在200℃时，乙烷的生成速率比乙烯的快②在600℃后，乙烯开始分解为碳和氢气(4)阳2H2O＋

2e－===2OH－＋H2↑或2H＋＋2e－===H2↑基本不变4．解析：(1)2×①＋②＋③得出ΔH＝2ΔH1＋ΔH2＋ΔH3＝[2×(－90.7)－23.5－41.2]kJ·mol－1＝－246.1kJ·mol－

1。(4)①根据图像知，随着温度升高，CO2的体积分数降低，说明平衡向正反应方向进行，根据勒夏特列原理，正反应方向是吸热反应，即ΔH>0，恒压状态下，充入非反应气体，体积增大，组分浓度降低，平衡向正反应方向移动；②设CO2浓度变化为xC(s)＋CO2(g

)2CO(g)起始/(mol·L－1)10变化/(mol·L－1)x2x平衡/(mol·L－1)1－x2x2x1＋x×100%＝40.0%，解得x＝0.25mol·L－1，即CO2的转化率为0.25mol·L－

11mol·L－1×100%＝25%；③T℃时，CO的平衡分压为50%p总，CO2的分压为50%p总，Kp＝p2(CO)p(CO2)＝0.5p总。答案：(1)－246.1(2)D(3)DE(4)①>正移②25%③0

.55．解析：(1)H2的燃烧热ΔH＝－285.8kJ·mol－1，则氢气燃烧的热化学方程式为①H2(g)＋12O2(g)===H2O(l)ΔH＝－285.8kJ·mol－1。②N2(g)＋2O2(g)===2NO2(g)ΔH＝＋133kJ·mol－1；③H2O(g)

===H2O(l)ΔH＝－44kJ·mol－1。由(①－③)×4－②，整理可得4H2(g)＋2NO2(g)===4H2O(g)＋N2(g)ΔH＝－1100.2kJ·mol－1。(2)①40s内用二氧化氮表示的平均反应速率v(NO2)

＝0.20mol·L－140s＝0.005mol·L－1·s－1；②升高温度时，气体颜色加深，由于二氧化氮为有色气体，N2O4为无色，说明c(NO2)浓度增大，N2O4(g)2NO2(g)平衡正向进行，由于升高温度，化学平衡向吸热反应方向移动，所以该反应的正反应为吸热反应。③

一定温度下，在2L密闭容器中充入0.40molN2O4，发生反应N2O4(g)2NO2(g)，平衡状态下二氧化氮浓度为0.3mol·L－1，则平衡时c(N2O4)＝0.20mol·L－1－12×0.3mol·L－1＝0.05mol·L－1，所以该反应平衡常数K＝0.320.05＝1.8。

④相同温度下，若开始向该容器中充入0.80molNO2，气体的物质的量是原来的2倍，若平衡不发生移动，平衡时NO2气体的浓度c(NO2)是原来的2倍，但由于气体物质的量增多，使容器内的气体压强增大，根据平衡移动原理，增大压强，平衡向气体体积

减小的逆反应方向移动，所以达到平衡时c(NO2)<0.60mol·L－1。(3)反应物的活化能表示反应发生需要的最低能量，化学反应的活化能越大，反应发生需要的最低能量越高，反应就越难发生，该反应的化学

反应速率越慢，由于第一个反应快，第二个反应慢，说明反应①的活化能E1小于反应②的活化能E2，即E1<E2；2NO(g)＋O2(g)2NO2(g)的平衡常数K＝c2(NO2)c2(NO)·c(O2)，反应达到化学平衡时，v正＝v逆，所以k1正c2(NO)＝k1逆c(N2O2

)，k2正c(N2O2)·c(O2)＝K2逆c2(NO2)，则有k1正·k2正k1逆·k2逆＝c2(NO2)·c(N2O2)c(O2)·c2(NO)·c(N2O2)＝c2(NO2)c(O2)·c2(NO)＝K。(4)N2O4可电解

制备绿色硝化试剂N2O5，N化合价升高，N2O4被氧化，电极反应式为N2O4－2e－＋2HNO3===2N2O5＋2H＋答案：(1)4H2(g)＋2NO2(g)===N2(g)＋4H2O(g)ΔH＝－1100.2kJ·mol－1(2)①0.005mol·L－1

·s－1②吸热③1.8④<(3)<活化能越大，一般分子成为活化分子越难，反应速率越慢K＝k1正·k2正k1逆·k2逆(4)N2O4－2e－＋2HNO3===2N2O5＋2H＋