223p222223p222專題

化學反應原理綜合2020年考題1年課標硫是一種重要的基本化工產品法制硫酸生產中的關鍵工序是的催化氧化：2SO(g)+2

O(g)2

。回答下列問題：(1)釩催劑參與反應的能量變化如圖所示O與SO反生成VOSO(s)和VO的熱化學方程式252424為：_________。(2)當SO(g)(g)和起的物質的量分數分別為和82%時和5.0MPa222壓強下，平衡轉化率隨度的變化如圖所示。反應在5.0MPa、℃時的α=__________判斷的依據是_。響α的素有_________。(3)將組物的量分為2m%m%和q%的氣體通入反應器在度壓p條下222進行反應。平衡時，若SO轉率為，則SO壓為___________，衡常數K以壓表示，分壓=壓物質的量分數。α(4)研究明SO催化氧化的反應速率方程為v=k(?1)0.8

(1?n。中：為應速率常數，隨溫度t升高而增大為平轉化率為時刻SO轉率為數時一系列溫度下的、α值入上述速率方程，得到v~t曲，如圖示。

mmm252424２1m22324325222434125mmm252424２1m2232432522243412524241225223221曲線上最值所對應溫度稱為該下反應的最適宜溫度t。t<t時v逐漸提高t>t后，逐下降。原因是。【答案】O(s)+2SO(g)2VOSO(s)+VO(s)?=351kJ-(2)0.975

該反應氣體分子數減少，增大壓強高。所以，該反應在550℃壓強為5.0MPa＞＝的所以p=5.0MPa

反應物和O的始濃度組成、溫度、壓強22(3)

mp100

(4)升高度增使漸提高α降使逐下降＜

增對v的高大于α引的降低；m當t＞，增大對v的高小于α引起的降低【解析據斯定律已的熱化學方程式通過一定的數學運算以求出目標反應的應熱；根據壓強對化學平衡的影響，分析圖中數據找到所需要的數據；根據恒壓條件下總壓不變，求各組分的分壓，進一步可以求出平衡常數；根據題中所給的速率公式，分析溫度對速率常數及二氧化硫轉化率的影響，進一步分析對速率的影響。【詳解】題中信息可知：①(g)+

O(g)SO(g)?H98kJ?mol-②(s)+V(s)+(g)?=-③(s)+(s)H=399kJ?mol-1根據蓋斯定律可知，-

2得2VO(s)+2VOSO(s)+O，H=?H-H=(-399kJ?mol1--?mol-351kJ?mol-1

以反應的熱化學方程式為O(s)+2VOSO(s)+VO(s)?H--1；424(2)SO(g)+2

O(g)SO(g)該反應是一個氣體分子數減少的放熱反應增大壓強可以使化學平衡向正反應方向移動此相溫度下越大的平衡轉化率越大以反應在℃強5.0MPa條件下SO的衡轉化率一定高于相同溫度下、壓強為2的因此，圖中數據可知，α。響的素就是影響化學平衡移動的因素，主要有反應(N和O的度、溫度、壓強等。22

3332223m23332223m26242(3)假設氣體的物質的量為100mol，SO、和N的質的量分別為2m、m和qmol，2222m+m+q=3m+q=100SO的平衡轉化率為α，則有下列關系：2起始量mol)

SO2

+

O

2

礬催化劑

SO

3變化量mol)

m

平衡量mol)2m(1-

m(1

平衡時氣體的總物質的量為n(總=-)+m(1-α)+2mmol+q，則的物質的量分數為nn

2mmol100%112mm

反應在恒壓容器中進行，因此，的壓(SO)=

2m

，(SO)=

2mm，(O)=100m100m

，在該條件下，(g)+

O(g)(g)的=23p

2

2

p2m

0.5

。(4)由于該反應是放熱反應，溫度升高后α降。由題信息可知=k

0.8

，升高溫度增大使逐提高，但降使逐下降。當＜，增大對的高大于α引的降低；當＞

，m增大對的高小于引的降低。【點睛】本題有關化學平衡常數的計算是一個難點，尤其題中給的都是字母型數據，這無疑增了難度。這也是對考生的意志的考驗，只要巧妙假設、小心求算，還是可以得到正確結果的，畢竟有關學平衡的計算是一種熟悉的題型。本題的另一難點是最后一問，考查的是速率公式與化學平衡的綜合理，需要明確化學反應速率與速率常數及平衡轉化率之間的函數關系，才能作出正確的解答。所以，耐心細心才是考好的保證。2．年新課標天氣主要成分為CH，一般還含有CH等類，是重要的燃料和化工原料。426(1)乙烷一定條件可發生如下反應CH(g)=CH(g)+H(g)，相關物質的燃燒熱數據如下表所示：26242物質

C(g)HH(g)

p12214226p12214226燃燒熱H/(?1

)

-1560

-1411

-①?1

。②提高該反應平衡轉化率的方法_、。③容器中通入等物質的量的乙烷和氫氣，在等壓p發生上述反應，乙烷的平衡轉化率為。應的平衡常數K用衡分壓代替平衡濃度計算，分=總壓物質的量分數。(2)高溫甲生成乙烷的反應如下2CH4

段的速率方程為k

c

，其中k為應速率常數。①設反應開始時的反應速率為，烷的轉率為時反應速率為，=_____r。②對于處于初期階段的該反應，下列說法正確的_________。A．加烷濃度r增大C乙烷的生成速率逐漸增大

B增加H濃，大2D．降低反應溫度k減(3)CH和都是比較穩定的分子家用電化學裝置實現兩種分子的耦合轉化理下圖所示：42①陰極上的反應式為________②若生成的乙烯和乙烷的體積比為∶，消耗的和CO體積比_________。【答案】①

②升高溫度

減小壓強增體)

③

αα(2+α)(1-α

(2)①－

②(3)①=CO+O?2

②∶【解析】【分析①寫出三種氣體的燃燒熱的熱化學方程式根據蓋斯定律進行計算目標反應H；②反應CH(g)移動；

CH(g)+H(g)為體體積增大的吸熱反應高溫度減小壓強平衡等都向正反應方向242

142262221242222222326242142262221242222222326242624226242p1③根據已知乙烷的轉化率起時加入的乙烷和氫氣各為出段式出衡時各物質的分壓，帶入平衡常數的計算公式進行計算；(2)①根r=k×

cCH

，若=kc，甲烷轉化率α時的濃度為c(1-

α

)，則=kc(1-2

α

)；②根據反應初期的速率方程為r=k×，其中反應速率常數，據此分析速率變化的影響因素；CH(3)①由可知CO在陰極得電子發生還原反應，電解質傳到O-，據此寫出電極反應；2②令生成乙烯和乙烷分別為2體和1積，根據阿伏加德羅定律，同溫同壓下，氣體體積比等于物質的量之比，再根據得失電子守恒，得到發生的總反應，進而計算出為消耗CH和CO的體積比。【詳解】由表中燃燒熱數值可知：①H(g)+

O(g)=2CO(g)O(l)H-1560kJ-；CH(g)+3O(g)=2CO+2HO(l)H=-1411kJ?mol1

③(g)+

12

O(g)=HO(l)H=-?mol-據蓋斯定律可知-②③得H(g)H(g)+，HH-H?H=(1560kJ?mol-)(----286kJ?mol-)=137kJ-212

，故答案為137；②反應CH(g)CH(g)+H(g)為體體積增大的吸熱反應，高溫度、減小壓強平衡都向正反應方向移動，故提高該反應平衡轉化率的方法有升高溫度、減小壓增大體；③設起始時加入的乙烷和氫氣各為1mol列出三段式，CH(g)CH(g)(g)26242起始(mol)101轉化(mol)

α

αα平衡(mol)1

αα

1+

α平衡時，C、和H平衡分壓分別為；1）

α1p、p和，則反應的平衡常數為K=2(2)①根據=k

cCH

r=k烷化率為

時的濃度為c(1-αr=kc(1α)以r=(1-r；221②．大反應物濃度反應速率增大，故A說正確；B由速率方程可知，初期階段的反應速率與氫氣濃度無關，故B說錯誤；C反應物甲烷的濃度逐漸減小，結合速率方程可知，乙烷的生成速率逐漸減小，故C說錯誤；D．學應速率與溫度有關，溫度降低，反應速率常數減小，故D正。答案選AD。(3)①由圖可知CO在極得電子發生還原反應，電極反應為CO+2e-2-；22

42242624224422426242242422244②令生成乙烯和乙烷分別為2體和1積，根據阿伏加德羅定律，同溫同壓下，氣體體積比等于物質的量之比，再根據得失電子守恒，得到發生的總反應為=2CH+HO+5CO，即消耗CH和CO的積比為6:5。3．年新課標二化催化加氫合成乙烯是綜合利用CO的熱點研究領域。回答下列問題：2(1)CO催加氫生成乙烯和水的反應中，產物的物質的量之比n(CH∶n(HO)=__________當反應達到2242平衡時，若增大壓強，則n(CH填變”變小“變)。(2)理論算表明，原料初始組成n(CO)∶(H∶，體系壓強為，應達到平衡時，四種組分22的物質的量分數隨溫度T的化如圖所示。圖中示H變的曲線分別______催化加氫合成CH反應的Δ填大于或小”。(3)根據中點A(440K0.39)，算該溫度時反應的平衡常數K=_________(MPa)?3列計算式以分壓表p示，分壓=壓物質的量分數。(4)二氧碳催化加氫合成乙烯反應往往伴隨副反應，生成CHHCH等碳烴。一定溫度和壓強條363848件下，為了提高反應速率和乙烯選擇性，應_。3案】(1)1∶

變大(2)dc

小于(3)

1或3

等6(4)選擇適催化劑等【解析】

222242243222242243【分析】根據質量守恒定律配平化學方程式，可以確定產物的物質的量之比。根據可逆反應的點分析增大壓強對化學平衡的影響。根據物質的量之比等于化學計量數之比，從圖中找到關鍵數據確定表各組分的曲線，并計算出平衡常數。根據催化劑對化反應速率的影響和對主反應的選擇性，工業上通要選擇合適的催化劑以提高化學反應速率、減少副反應的發生。【詳解】催加氫生成乙烯和水，該反應的化學方程式可表示為2CO

CH=CHO，222此，該反應中產物的物質的量之比n(CH：(H：。于該反應是氣體分子數減少的反應，當反應達到平衡狀態時，若增大壓強，則化學平衡向正反應方向移動(CH變。(2)由題中信息可知，兩反應物的初始投料之比等于化學計量數之比；由圖中曲線的起點坐可知a所表示的物質的物質的量分數之比為1:3和表的物質的物質的量分數之比為1:4則合化學計量數之比可以判斷，表示乙烯變化的曲線是d，表示二氧化碳變化曲線的是c。圖中曲線的變化趨勢可知，升高溫度，乙烯的物質的量分數減小，則化學平衡向逆反應方向移動，則該反應為放熱反應H小于。(3)原料初始組成n(CO∶(H3，在體系壓強為0.1Mpa建平衡。由A點標可知，該溫度下，氫22氣和水的物質的量分數均為0.39則乙烯的物質的量分數為水的四分之一，即

0.39

，二氧化碳的物質的量0.39分數為氫氣的三分之一，即，因此，該溫度下反應的平衡常數

K

40.396

0.3940.39

10.1

(MPa)-=

(MPa)-。(4)工業通常通過選擇合適的催化劑，以加快化學反應速率，同時還可以高目標產品的選擇性，減少副反應的發生。因此，一定溫度和壓強下，為了提高反應速率和乙烯的選擇性，應當選擇合適的化劑。4．年天津)利用太陽能光解水，制備的H用還原CO合有機物，可實現資源的再利用。回答22下列問題：Ⅰ

半導體光催化劑浸入水或電解質溶液中，光照時可在其表面得到產物(1)下圖該催化劑在水中發生光催化反應的原理示意圖。光解水能量轉化式___________

3222322322a1a223222322322a1a222(2)若將催化劑置于NaSO溶液中物一為23

S

一產物為_________將催化劑置于AgNO溶液中，產物之一為O，出生成另一產物離子反應__________Ⅱ

用還CO可在一定條下合成OH(不慮副反應：(g)OH(g)+HO(g)2232

(3)某溫下容密閉容器中和H的始濃度分別為amol?-和3amol?L-1反平衡時OH的產率為，溫度下反應平衡數的值_(4)恒壓CO和的始物質的量比為1:3，該反應在無分子篩膜時甲醇的平衡產率和有分子篩膜時22甲醇的產率隨溫度的變化如圖所示，其中分子篩膜能選擇性分離出H。①甲醇平衡產率隨溫度升高而降低的原因_。②點醇產率高于點的原因_。③根據上圖，在此條件下采用該分子篩膜時的最佳反應溫度。Ⅲ

調節溶液可現業廢氣CO的獲釋放(5)

CO

的空間構型__________。知25℃碳酸電離常數為KK，溶液時。3【答案】I.(1)光能轉化為化學能2II.(3)27a2(1-b)

(2)H

=Ag(4)①該應為放熱反應，溫度升高，平衡逆向移或衡常數減小②分子篩膜從反應體系中不斷分離出O，利于反應正向進行，甲醇產率升高③(5)平面正三形

K

a1

K

a1

K

a2

22232233=3222323a133a2K(HCO22232233=3222323a133a2K(HCO)=1012K(HCO)=1012333-【解析】I.(1)根據圖示，該催化劑在水中發生光催化反應的方式為2H轉化形式為光能轉化為化學能。

光照催化劑

2H，光解水能量22(2)若將催化劑置于NaSO溶液中，產物之一為23

S

，

2-3

被氧化成

S

，則H+

被還原為H，即另一產物為H；將該催化劑置于AgNO溶液中，產物之一為O，元素的化合升高O為化產物，則生成另一產物的反應為還原反應Ag+電子能力大于H成一產物的離子反應式為Ag

+e-=AgII.(3)CO和的始濃度分別為?L-122量濃度為abmol/L，據三段式

和amol?-1，CHOH的率為，則生成的物的c起始）（mol/L)

CO（g）+3H（g)22a

CHOH(g)O(g)3200c轉化）（mol/L)c平衡）（mol/L)

aba(1-b)

3ab3a(1-b)

abab

abab則反應的平衡常數K=

c(CHOH)O)3c(CO(H22

=

27a4

。(4)①該應為放熱反(H溫度升高平逆移或衡常數減小故醇平衡產率隨溫度升高而降低；②因為分子篩膜能選擇性分離出H，(HO)減小，有利于反應正向進行，甲醇產率升高，故P甲醇產率高于T點③根據圖示使該分子篩膜210時甲醇的產率最大在此條件下采用該分子篩膜時的最佳反溫度為210℃III.(5)

CO

2-3

中的電子對數為

-3×2)=0σ鍵子對數為，層電子對數為，上有孤電子對故

CO

2-3

的空間構型為平面正三角形CO的離程式為HCO?H+

HCO

-3

、

-3

?+

+

CO

2-3

，則K=

c)c(HCO-)c+)2-、=cCO)c(HCO)2

)

，當溶液的pH=12時，

+

-，將其代入K、a1K中分別求出ca2

HCO

-2--a123a2

24

Kc(HCO)c(HCO：a1a22323c

HCO

)：c：(10123

K：24K。a1a1a25．年江蘇)CO/循在能的貯釋、燃料電池等方面具有重要應用。2

33223322(1)CO催加氫。在密閉容器中，向含有催化劑的KHCO溶液(CO與溶反應制中通入H生2322HCOO-，其離子方程式__________；他條件不變HCO-化為HCOO-的轉化率隨溫度變化如-所示。反應溫度在40℃℃圍內HCO-催化加氫的轉化率迅速上升，其要原因_____________(2)HCOOH燃電池。研究HCOOH燃電性能的裝置如-所，兩電極區間用許+半透膜隔開。

、+過的①電池負極電極反應式為____________放電過程中需補充的物質A為填學)。②圖-示的HCOOH燃電池放電的本質是通過HCOOH與的應，將化學能轉化為電能其反應的離子方程式為。(3)HCOOH催釋氫。在催化劑作用下，HCOOH分生成CO和H可能的反應機理如圖-所。22①催化釋氫反應除生成CO外，還__________(填學。

2422322424223224222222②研究發現：其他條件不變時，以溶代替HCOOH催釋氫的效果更佳，其具體優點是_______________。【答案】

3

2

催化劑

HO2

溫度升高反應速率增大，溫度升高催化劑的活性增強(2)①

O32

H②

2HCOOH2OH2HCO22

或

2HCOOO2

3(3)①HD

②提高釋放氫氣的速率，提高釋放出氫氣的純度【解析】【分析】據元素守恒和電荷守恒書寫離子方程式；從溫度對反應速率的影響以及溫度對催化劑的影響的角度分析。(2)該裝為原電池裝置，放電時HCOO轉化為被氧化，所以左側為負極轉化為2+被還原，所以右側為正極。(3)HCOOH生HCOO和H+

分別與催化劑結合，在催化劑表面H分生成CO和H

，之后在催化劑表面H

和第一步產生的H反應生成H。【詳解含有催化劑的KHCO溶中通入H生元守恒和電荷守恒可得離子方程式為：HCO

+H

2

催化劑

HCOOˉ+HO反應溫度在40℃℃圍內時，隨溫度升高，活化分子增多，反應速率2加快，同時溫度升高催化劑的活性增強，所以H

的催化加氫速率迅速上升；(2)①左為負極，堿性環境中HCOO失子被氧為HCO

，根據電荷守恒和元素守恒可得電極反應式為HCOO－

+H；電池放電過程中，鉀離子移向正極，即右側，根據圖示可知右側的陰離2子為硫酸根，而隨著硫酸鉀不斷被排除，硫酸根逐漸減少，鐵離子和亞鐵離子進行循環，所以要補充硫酸根，為增強氧氣的氧化性，溶液最好顯酸性，則物質為H；②根據裝置圖可知電池放電的本質是HCOOH在性環境中被氣氧化為HCO，根據電子守恒和電荷守恒可得離子方程式為=2+2HO2HCOOˉ+O=2HCO；(3)①根分析可知HCOOD可產生和D，所以最終產物為CO和與D+

結合生；②是電解質，更容易產生和+

，更快的產生KH可與水反應生成H和KOH，生成的KOH可吸分解產生的CO，而使氫氣更純凈，所具體優點是：提高釋放氫氣的速率，提高釋

22233222223322333放出氫氣的純度。【點睛】第3小為本題難點，要注意理解圖示的化分解的反應機理，首先HCOOH分生成H+和HCOO，后HCOOˉ再分解成和H

，和H+反應生成氫氣。6．年江蘇)吸收工廠煙氣中的，有效減少對空氣的污染。氨水ZnO水濁液吸收煙氣22中SO后經O催化氧化，可得到硫酸鹽。已知：室溫下ZnSO微于水，Zn(HSO)的分布如圖1所。

易溶于水；溶液中H、-SO2-的物質的量分數隨(1)氨水收SO向水中通入少量SO主反應的離子方程式___________當通入SO至溶液22時，溶液中濃度最大的陰離子_填學。(2)ZnO水濁液吸收。水濁液中勻速緩慢通入SO，在開始吸收的內吸收率、222溶液pH