《2023年高考化学题源解密16 化学反应原理综合题(含详解).pdf》由会员分享，可在线阅读，更多相关《2023年高考化学题源解密16 化学反应原理综合题(含详解).pdf（37页珍藏版）》请在taowenge.com淘文阁网|工程机械CAD图纸|机械工程制图|CAD装配图下载|SolidWorks_CaTia_CAD_UG_PROE_设计图分享下载上搜索。
1、专题1 6化学反应原理综合题【母题题文】金属钛(T i)在航空航天、医疗器械等工业领域有着重要用途，目前生产钛的方法之一是将金红石(T iO j转化为T iCl一 再进一步还原得到钛。回答下列问题：(l)T iC 2转化为T iCl,有直接氯化法和碳氯化法。在1 0 0 0 时反应的热化学方程式及其平衡常数如下：(i)直接氯化：T iO2(s)+2 a2(g)=T iCl4(g)+O2(g)A H)=1 7 2 kJ -mol-1,Kpl=1 .O x I O-2(ii)碳氯化：T iO,(S)+2C12(g)+2 C(s)=T iCI4(g)+2 CO(g)A H,=-5 1 kJ-mor,
2、Kp2=1.2 x l01 2P a反应 2 c(s)+C)2(g)=2 CO(g)的 A H 为 kJ mol1,Kp=P a,碳氯化的反应趋势远大于直接氯化，其原因是。对于碳氯化反应：增大压强，平衡 移动(填“向左”“向右 或 不”)；温度升高，平 衡 转 化 率(填“变大“变小”或“不变”)。在1.0 x l()5 pa,将T iO2、C、C“以物质的量比1 ：2.2 ：2进行反应。体系中气体平衡组成比例(物质的量分数)随温度变化的理论计算结果如图所示。200 400 600 800 1000 1200 1400 1600温度/c=2 CO(g)的平衡常数Kp(14 00)=P a。图中
3、显示，在2 0 0 平衡时T iO?几乎完全转化为T iCl4,但实际生产中反应温度却远高于此温度，其原因是 o碳氯化是一个“气一固一固”反应，有利于T iO2-C“固固”接 触 的 措 施 是。【答案】(1)-2 2 3 1.2 X 1 0 4 碳氯化反应气体分子数增加，AH小于0,是嫡增、放热过程，嫡判据与熔判据均是自发过程，而直接氯化的体系气体分子数不变、且 是 吸 热 过 程 向 左 变 小(2)7.2 X 1 05 为了提高反应速率，在相同时间内得到更多的T iCk产品，提高效益(3)将两固体粉碎后混合，同时鼓入C b,使固体粉末“沸腾”【试题解析】根据盖斯定律，将 反应i i -反
4、 应i ”得到反应2 c(s)+O 2(g)=2 CO(g),则Kn,i 7 xAH=-51 kJ/mol-172kJ/mol=-223kJ/mol；贝 ij Kp=1.2x10l4Pa；Kpl 1.0 x W2碳氯化的反应趋势远大于直接氯化，因为碳氯化反应气体分子数增加，AH小于0,是燧增、放热过程，爆判据与焰判据均是自发过程，而直接氯化的体系气体分子数不变、且是吸热过程；对应碳氯化反应，气体分子数增大，依据勒夏特列原理，增大压强，平衡往气体分子数减少的方向移动,即平衡向左移动；该反应是放热反应，温度升高，平衡往吸热方向移动，即向左移动，则平衡转化率变小。(2)从图中可知，1400,体系中气
5、体平衡组成比例CO2是 0.05,TiCL是 0.35,CO 是 0.6,反应C(s)+CCh(g)=2CO(g)的平衡常数 Kp(1400)=(0-6 pa=7.2x 105Pa；0.05Ps 0.05 x 1.0 x 105实际生产中需要综合考虑反应的速率、产率等，以达到最佳效益，实际反应温度远高于200,就是为了提高反应速率，在相同时间内得到更多的TiCL产品。(3)固体颗粒越小，比表面积越大，反应接触面积越大。有利于TiCh-C“固-固”接触，可将两者粉碎后混合,同时鼓入C L,使固体粉末 沸腾”，增大接触面积。【母题来源】2022年全国乙卷【母题题文】油气开采、石油化工、煤化工等行业
6、废气普遍含有的硫化氢，需要回收处理并加以利用。回答下列问题：(1)已知下列反应的热化学方程式：2H2s(g)+3C)2 (g)=2S0?)+2凡0 场)AH,=-1036kJ-mol-1 4H2s(g)+2SC)2(g)=3S2(g)+4HQ(g)AH2=94kJmor 2H2(g)+C)2(g)=2Hq(g)AH,=-484 kJmoF1计算H,S热分解反应2H2s(g)=S?(g)+2H式 g)的AH广 kJ-mol-1。(2)较普遍采用的H2s处理方法是克劳斯工艺。即利用反应和生成单质硫。另一种方法是：利用反应高温热分解H 。相比克劳斯工艺，高 温 热 分 解 方 法 的 优 点 是,缺
7、点是。在 1470 K、100 kPa反应条件下，将 n(HM：n(Ar)=l:4的混合气进行H2s热分解反应。平衡时混合气中H?S与H?的分压相等，H2s平 衡 转 化 率 为,平 衡 常 数 kPa。(4)在 1373 K、100 kPa 反应条件下，对于mHXMAr)分别为4:1、1:1、1:4、1:9、1:19 的 H A r 混合气,热分解反应过程中H2s转化率随时间的变化如下图所示。n(H):n(A r)越小，H 2s 平衡转化率,理由是。n(凡S):n(A r)=l:9 对 应 图 中 曲 线,计算其在0-0 1 s 之间，H 2s 分压的平均变化率为_ _ _ _ _ _ _
8、_ k P a -s-1。【答案】(1)1 7 0(2)副产物氢气可作燃料耗能高 5 0%4.7 6越高 n(H 2S):n(A r)越小，H 2s 的分压越小，平衡向正反应方向进行，H 2s 平衡转化率越高 d 24.9【试题解析】(1)已知：2H 2s(g)+3 C h(g)=2S O2(g)+2H2O(g)，/=一1 0 3 6 k J/m o l4 H 2s(g)+2S C h(g)=3 S2(g)+4 H2O(g)=9 4 k J/m o l2H 2(g)+O 2(g)=2H 2O(g)-4 8 4 k J/m o l根据盖斯定律(Q A)x g 即得到 2H 2s(g)=S 2(g
9、)+2H 2(g)的%=(-103 6+9 4)k J/m o l x 1+4 8 4 k J/m o l=17 0k J/m o l；(2)根据盖斯定律(+)x:可得 2H 2s(g)+C h(g)=S2(g)+2H2O(g)A H=(103 6+9 4)k J/m o l x 1=-3 14 k J/m o l,因此，克劳斯工艺的总反应是放热反应；根据硫化氢分解的化学方程式可知，高温热分解方法在生成单质硫的同时还有氢气生成。因此，高温热分解方法的优点是：可以获得氢气作燃料；但由于高温分解H 2s 会消耗大量能量，所以其缺点是耗能高；(3)假设在该条件下，硫化氢和氮的起始投料的物质的量分别为
10、I m o l 和 4 m 根据三段式可知:=x,解得 x=0.5,2H 2s(g)U S2()+2H J g)始/mol 100变/mol x0.5xX平/mol 1-x0.5 xX平衡时H 2s 和 H 2的分压相等，则二者的物质的量相等，即 l x所以H 2s 的平衡转化率为竽x 100%=5 0%,所以平衡常数匕=要=1p(H2S)X1 OOkPa X (X1 OOkPaY5.25 5.25o 5 ,(5l O O k P a)F.7 6 k P a；(4)由于正反应是体积增大的可逆反应，n(H 2S):n(A r)越 小，H 2 s的分压越小，相当于降低压强，平衡向正反应方向移动，因
11、 此H 2 s平衡转化率越高；n(H 2S):n(A r)越小,H 2 s平衡转化率越高，所 以n(H 2S):n(A r)=l:9对应的曲线是d；根据图像可知n(H 2S):n(A r)=1:9反 应 进 行 到0.1s时H 2 s转 化 率 为0.24。假设在该条件下，硫化氢和氢的起始投料的物质的量分别为I m o l和9 m o i，则根据三段式可知此 时H 2 s的压强为2 H 2 s(g)干-s2U)+2 H2(g)始/mol100变/mol0.240.120.24平/mol0.7 60.120.24的 起 始 压 强 为W k P a,0.7 60.7 6 +0.12+0.24 +
12、9x l O O P a =7.5 1 k P a,H 2s所 以H 2 s分压的平均变化率为0kPa-1.5kPa0.1s=24.9 k P a-s )I题隔圈【命题意图】该类试题往往以某个信息为主，围绕某种元素的化合物展开，结合图表信息，综合考杳化学原理的知识，一般会同时涉及化学反应中的能量变化、化学反应速率和平衡、溶液中的离子平衡、电化学、化学计算等知识点，信息量大，难度大；充分考查学生的接受信息能力、知识迁移运用能力、解决实际问题的能力及计算能力。【命题方向】化学反应原理综合题涉及的内容主要包括化学反应过程中的焰变、化学能与电能的相互转化、电极反应式的书写、化学反应速率的定性分析与定量
13、计算、化学平衡移动原理在生产中的应用、化学平衡常数的计算、反应条件的控制、弱酸弱碱的转化、pH计 算、离子浓度大小的比较、离子的共存、难溶物之间的转化等问题。试题常以选择、填 空、读 图、作 图、计算等形式出现。高考一般以与生产、生活联系紧密的物质为背景材料出组合题，各小题之间有一定独立性。预 计2 0 2 3年高考仍然将结合某个特定的工业生产过程，综合考查反应热、热化学方程式、化学反应速率和化学平衡；考查从图像中获取有效信息，解答与化学反应速率和化学平衡有关的,问题，如反应速率、反应转 化 率、产 率，提高转化率的措施等；考查从图表或图像中获取信息，计算转化率、平衡常数等。【得分要点】1.虽
14、然题目在背景材料上呈现新(或陌生)内容，但内在要求或者核心知识考查不变。如运用化学反应原理、化 学平衡和水解理论、物质制备和分离的知识等观点分析实际生产中的各种问题，我们千万不能被新包装所 迷 惑、所 吓 倒，注意联系生产实际中的各类反应原理，融会贯通，就能解决所有问题。2.要熟练掌握相关的思想、知识细节、生产原理、工艺设计原理，还有新时期对化学工业原理的新要求，如循 环 经 济、原子经济、节能环保等方面的要求在工业中的运用。3.尽管化学反应原理综合题设问较多，考查内容较多，但 都 是 考试大纲要求的内容，不会出现偏、怪、难 的 问 题，因此要充满信心，分析时要冷静，不能急于求成。要总结思维的
15、技巧和方法，答题时注意规范细 致。再者是该类题的问题设计一般没有递进性，故答题时可跳跃式解答，千万不能放弃。化学平衡图象解答原则(1)解题思路法 啕 _明确图像要描述的含义或者考查方程式的座 西 一 特 点，了解题目要求解决的问题：国图 一明确横纵坐标的含义。(2)解题步骤国，分析曲线变化趋势及其原因，联想相关知蛔T识解答问题：陵 囹 一根据要求选出或写出正确答案:看图像想规律一看面(纵、横坐标的意义)二看线(线的走向和变化趋势)三看点(起点、拐点、终点)四看辅助线(如等温线、等压线、平衡线).五看量的变化(如浓度变化、温度变化)以可逆反应aA(g)+bB(g)、cC(g)为例:联想平衡移动原
16、理，分析条件对反应速率、化学平衡移动的影响.利用原理，结合图像，分析图像中所代表反应正4 I速率变化或化学平衡的线，作出判断(1)“定一议二”原则在化学平衡图象中，包括纵坐标、横坐标和曲线所表示的意义三个量，确定横坐标所表示的量后，讨论纵坐标与曲线的关系或确定纵坐标所表示的量，讨论横坐标与曲线的关系。如图:这类图象的分析方法是“定一议二”，当有多条曲线及两个以上条件时，要固定其中一个条件，分析其他条件之间的关系，必要时，作一辅助线分析。（2）“先拐先平，数值大”原则在化学平衡图象中，先出现拐点的反应先达到平衡，先出现拐点的曲线表示的温度较高（如图A）或表示的压强较大（如图B）。图B图A表示7
17、2 /，正反应是放热反应。图B表示A是反应物，正反应为气体总体积缩小的反应，即“+1.（2 02 2河南郑州三模）丙烯（C 3 H 6）是石油化工行业重要的有机原料之一，主要用于生产聚丙烯、二氯丙烷、异丙醇等产品。回答下列问题：丙烷脱氢制备丙烯。由图可得C 3 H 8（g尸C 3 H 6（g）+H 2（g）A H=k J m o l-*反应过程 反应过程通过含催化剂的恒容反应器发生脱氢反应。经相同时间，流出的C 3 H 6、CO和H a浓度随初始C O 2浓度的变化关系如下图所示。c（H?）和c（C 3 H 6）变 化 差 异 的 原 因 为（用化学方程式表示）。（E a为活化能，k为速率常数
18、，R、A-T.OE6&2U为常数）。丙烷脱氢制备丙烯反应在某条件下的A r r h e n i u s经验公式的实验数据如图中曲线a所示，其活化丙烯（C H 2=C H C H 2 0）,反应原理为:C H 2=C H C H M g)+C 1 2(g)-C H 2 c l e H C l C H 3(g)C H 2=C H C H3(g)+C 1 2(g)C H2=C H C H2C l(g)+H C l(g)一定温度下，向恒容密闭容器中充入等物质的量的C H 2=C H C H 3 和 C 1 2 发生反应，容器内气体的压强随时间的变化如下表所示.时间/min060120180240300
19、360压强/kPa8074.269.265.261.65858该温度下，若平衡时H C 1 的体积分数为1 0%。此时C H 2=C H C H 3 的 转 化 率 为。反应的压力平衡常数Kp=kP a-i(保留小数点后2位)。(5)一定条件下，C H 3 c H=C H 2 与 H C 1 发生反应有、两种可能，反应进程中的能量变化如图所示。反应进程保持其他条件不变，若要提高产物中C H 3 c H 2 c H 2 c l(g)的比例,可 采 用 的 措 施 是。A.适当提高反应温度B.改变催化剂C.适当降低反应温度 D.改变反应物浓度2.(2022河北衡水中学一模)近年来，改善环境是科学研
20、究的重要课题，对于实现碳循环及废气资源的再利用经济技术的发展都具有重要意义。I .利用C O。与 C H 4 制备合成气C O、山。可能的反应历程如图所示:因)C H4(g)+C O2(g)T S1 C(a d s)+2 H2(g)+C O2(g)(1)(E2)(邑)TS22 C O(g)+2 H2(g)说明：C(a d s)为吸附性活3 5)性炭，E表示方框中物质的总能量(单位：k J),T S 表示过渡态。(1)制备合成气CO、H,总反应的热化学方程式为(2)若 4+13+?,则决定制备“合成气”反应速率的化学方程式为(3)已知E 1 E s，以C O?与C H 发生总反应生成C O、也
21、为背景向密闭容器中充入等体积的C O?和C H,测得平衡时压强对数l g p(C Oj 和 l g p(H2)的关系如图所示。工时，p 2(C O)与P(C H J 的比值是n.利用高效催化剂处理汽车尾气中的N O 的反应为2 NO(g)+2 C O(g)a U g)+2 C C)2(g)。(4)一定温度下，在体积为1 L 的恒容密闭容器中加入I m o l CO 和 I m o l N O 发生上述反应，部分物质的体积分数(P随时间t 变化如图所示。曲线b 表示物质的(p t 关系，正反应速率v(t3)v(t j(填“或=)，若起始压强为P。，则该反应温度下K p =(分压=物质的量分数x总
22、压，用含P。的式子表示)。(5)可用如图装置将雾霾中的NO、S O,转化为 凡)04则阴 极 的 电 极 反 应 式 为。-3-(NHRSO4浓溶液+A_ _i t l _三三三三三三 3.(2 0 2 2 北京北大附中三 模)实现二氧化碳选择性、稳定性加氢合成甲SO2-：二 二 二 二 二 NO一 Jk(NH6SO,稀溶液醇是“甲醇经济 理念下的一个重要成果。由CCh 和 氐 合成C H 3 0 H 的反应过程如下：I.CO2(g)+H2(g)=CO(g)+H2O(g)H i=+4 0.9 k J-m o FlI I.CO(g)+2 H 2(g)CH3O H(g)A H2=-9 0.4 k
23、J m o l-1回答下列问题：(1)如图是一种特定条件下反应I 机理中的第一步变化，则碳原子的杂化类型从变为一。CO,HO.0I I1|(2)写出由CO 2 和 H 2 合成C H 3 0 H 的热化学方程式为_。(3)恒压条件下，按 n(CCh)：n(H?)=l：3 投料时，该反应在无分子筛膜和有分子筛膜时甲醇的平衡产率随温度的变化如图所示。(分子筛膜能选择性分离出H20)45温度/y 有分子筛膜 无分子筛膜根据图中数据，恒压条件下采用有分子筛膜时的最佳反应温度为一有分子筛膜时甲醇产率高的原因是(4)不同压强下，依然按n(CO 2)：n(H 2)=l：3投料，测定CCh 的平衡转化率和C
24、H 3 0 H 的平衡产率随温度的已知：CO 2 的平衡转化率-n(-C-O-)w登lfc-n、(CO2 A x 100%n(CO?)初始n(CH,0H)yC H 3 0 H 的平衡产率=表、1 0 0%压 强:p i_p 2(填或 v ),判断依据是_。n(COj初始纵坐标表示CO 2 平 衡 转 化 率 的 是 图(填“甲”或 乙”)。图乙中T i 温度时，两条曲线几乎交于一点的原因是一。6.(2 0 2 2.安徽.模拟预测)I .对温室气体二氧化碳的处理是化学工作者实现“碳中和”重点研究的课题，一种新的循环利用方案是用Bo s ch 反应C O2(g)+2 H2(g)脩”C(s)+2 H
25、2O(g)AH(1)已知：CCh(g)和 H?O(g)的生成焰为-3 9 4 k J/m o l 和-2 4 2 k J/m o l,则AH=k J/m o l,(生成熔是一定条件下，由其对应最稳定单质生成I m o l 化合物时的反应热)。若要此反应自发进行，(填“高温”或 低温”)更有利。(2)N CX 的含量是空气质量的一个重要指标，减少N O x 的排放有利于保护环境。在密闭容器中加入4 m o i N H3和 3 m o l N O2 气体，发生反应：8 N H3(g)+6 N O2(g)脩？7 N2(g)+1 2 H2O(g)AH p2250300350400450 500 温度/
26、七甲B.反应速率：v 鼠A)v逆(B)C.A、B、C 的平衡常数大小：K(A)K(B)=K(C)D.若 p,时最初充入Im olC O,经过5min达到B 点的平衡状态，则 v(CH3OH)=0.175 mol-L-min1利用CO2和 H2合成甲醇，在催化剂Cu/ZnO作用下可发生如下两个平行反应。反应I：CO2(g)+3H2(g)-CH30H(g)+H2O(g)反应 II：CO2(g)+H2(g)-CO(g)+H2O(g);温度对 CCh 转化率及甲醇和 CO 产率的影响如图乙所示。也由图乙判断合成CH30H最适宜的温度是.由图可知，温度升高CH30H产率先升高后降低，降低的可能原因是下列
27、措施有利于提高CO2转化为CH30H的平衡转化率的有 oA.增大体系压强B.提高CO?和 H?的投料比C.体积和投料比不变，提高反应物浓度(3)利用C E 与 Ch在催化剂的作用下合成甲醇。主反应：CHMg)+；0 2 TC H 30H(g),副反应：CH4(g)+2O2(g)-CO2(g)+2H2O(g)。在温度为T C、压强为PKPa条件下，向容器中充入2moic缶、ImolCh和 6molH?。,_ n(CH,OH)充分反应达平衡时CH4的转化率为5 0%,产物的选择性(如甲醇的选择性=,、)如图丙所示:oooooo086421OO1起.池强裳世求平衡时02的物质的量为co2 CH30H
28、丙主反应的相对压力平衡常数K；=。(用含P 和 po的计算式表示。&表达式写法：在浓度平衡常数表达式中，用相对分压代替浓度。气体的相对分压等于其分压除以P 0)6.(2 0 2 2陕西西安中学模拟预测)利用CO或C C h和H?反应都可以制取甲醇。(1)已知：C O 2(g)+H2(g)#C O(g)+2 H2O(g)A W/=+4 1 k J-m o l-1C O 2(g)+3 H2(g)#C H3O H(g)+H2O(g)A，2=-4 9 k Jm o H则反应C O(g)+2 H2(g)=C H3 0 H(g)H=。可以在_ _ _ _ _ _ _ 进行(填序号)。A.高温自发 B.低温
29、自发 C.高、低温均能自发 D.高、低温均不自发利用反应C O(g)+2 H2(g)=C H3 0 H(g)A H合成甲醇。TC时向固定容积的密闭容器中充入CO、H2,反应到t时刻测得各组分的浓度如下：物质H2C OC H3 O H浓度/m o l L”0.2 0 0.1 0 0.4 0如果该反应的平衡常数K=1 6 0,比较t时刻正、逆反应速率的大小：丫 ；v就填或=)。要提高CO的转化率，可以采取的措施是_ _ _ _ _ _(填序号)。A.加入催化剂 B.增大CO的浓度 C.通入惰性气体 D.通入H2 E.分离出甲醇(3)T C时，向恒容密闭容器中充入C 02和H2,发生反应C O 2(
30、g)+3 H2(g)=C H3O H(g)+H2O(g)比如果C O2和 员 的起始浓度分别为am o l-f和S am o l L1,反应平衡时CH QH的产率为b,则该温度下该反应的平衡常数长=_ _ _ _ _ _ _(用含a、b的表达式表示).在使用不同催化剂时，相同时间内测得C O 2的转化率随温度的变化如下图所示。7.(2 0 2 2江西新余二模)五氧化二碘是一种重要的工业试剂，常温下为白色针状结晶，可用于除去空气中的一氧化碳。回答下列问题：(1)已知：2 l 2(s)+5 O 2(g)=2l 2O 5(s)AHI=-7 5.6 k J/m o l II2O5(s)+5 C O(g
31、)5CO2(g)+I2(s)A H2=-1 3 7 7.2 k J/m o l II则表示CO燃烧热的热化学方程式为 o(2)结合反应I和反应n分析，k在c o转化为c o?的 反 应 中 所 起 的 作 用 是。(3)i o 时，某恒容密闭容器中充有足量的L。5,向该容器中充入c o发生反应n,平衡时c o?与充入c o的物质的量关系如图1所示。若降低温度，9值_ _ _ _ _ _ _ _ _ _（填 增大“减小”或“不变”，下同）；压缩容器体后固体质量减小8 g。该温度下反应的平衡常数K=（可用分数表示）。图2是CO的平衡转化率随C O2的移出率 C O 2的移出率=上 卑 笑 萼 典
32、巳x l O O%关系。则图中 由M点变为N点耗时5 m i n,则该段时间内的平均反应速率v（C O）=。8.（20 22吉林省实验中学模拟预测）研究烟气的脱硝（除NO。、脱硫（除S O 2）技术有着积极的环保意义。（1）一定条件下，用C H 4催化还原可消除NO污染。已知：I.C H 4（g）+2N O2（g N 2（g）+C O2（g）+2H2O（g）=-8 6 5.0 k J m o l1II.2 N O（g）+O2（g）=2N O2（g）4=-1 1 2.5 k J-m o l 1H I.适量的N 2和O 2完全反应，每生成2.24 L（标准状况下）NO时，吸收8.9 k J的热量；
33、则 C H 4（g）+4N O（g）=2N 2（g）+C O 2（g）+2H2O（g）=k J m o l o 一定条件下，用N H 3催化还原可消除NO污染，其反应原理如下：4N H 3（g）+6 N O（g）潘”5 N2（g）+6 H2O（g）/=-1 9 8 0 k J/m o l应速率与浓度之间存在如下关系：v万k,E，（N H 3 c6（NO）,V5k逆/例2。6（氏0）。k正、k逆 为速率常数，只受温度影响。3 5 0。”y”或“=”）。保持温度不变，在恒容密闭容器中按一定比例充入NH3（g）和 NO（g）发生反应，达到平衡时，H2O（g）的体n（NO）n（NO）积分数（p（H2。
34、）随7 而 二的变化如图所示，当F T 7=2.0 时，达到平衡（P3 2。）可 能 是 A、B、C 三点中Fly 111 A J OAI L 1 j J的（填“A、B”或C”）。（NH3）（3）利用电解装置也可进行烟气处理，如图可将雾霾中的NO、SO2分别转化为NH：和S O;阳 极 的 电 极 反 应 式 为；物质A是（填化学式）。T(NHJzSO,浓溶液和Ai t.W NOi tr-(NHJSO,稀溶液专题1 6化学反应原理综合题【母题题文】金属钛(T i)在航空航天、医疗器械等工业领域有着重要用途，目前生产钛的方法之一是将金红石(T i O j转化为T i C l一 再进一步还原得到钛
35、。回答下列问题：(l)T i C 2转化为T i C l,有直接氯化法和碳氯化法。在1 0 0 0 时反应的热化学方程式及其平衡常数如下：(i )直接氯化：T i O2(s)+2 a2(g)=T i C l4(g)+O2(g)A H)=1 72 kJ -m o l-1,Kp l=1 .O xI O-2(i i)碳氯化：T i O,(S)+2C12(g)+2 C(s)=T i C I4(g)+2 C O(g)A H,=-51 kJ-m o r ,Kp 2=1.2 xl01 2P a反应 2 c(s)+C)2(g)=2 C O(g)的 A H 为 kJ m o l1,Kp=P a,碳氯化的反应趋势
36、远大于直接氯化，其原因是。对于碳氯化反应：增大压强，平衡 移动(填“向左”“向右 或 不”)；温度升高，平 衡 转 化 率(填“变大“变小”或“不变”)。在1.0 xl()5p a,将T i O2、C、C“以物质的量比1 ：2.2 ：2进行反应。体系中气体平衡组成比例(物质的量分数)随温度变化的理论计算结果如图所示。200 400 600 800 1000 1200 1400 1600温度/c=2 C O(g)的平衡常数Kp(1400)=P a。图中显示，在2 0 0 平衡时T i O?几乎完全转化为T i C l4,但实际生产中反应温度却远高于此温度，其原因是 o碳氯化是一个“气一固一固”反
37、应，有利于T i O2-C“固固”接 触 的 措 施 是。【答案】(1)-2 2 3 1.2 X1 0 4 碳氯化反应气体分子数增加，AH小于0,是嫡增、放热过程，嫡判据与熔判据均是自发过程，而直接氯化的体系气体分子数不变、且 是 吸 热 过 程 向 左 变 小(2)7.2 X1 05 为了提高反应速率，在相同时间内得到更多的T i C k产品，提高效益(3)将两固体粉碎后混合，同时鼓入Cb,使固体粉末“沸腾”【试题解析】根据盖斯定律，将 反应i i -反 应i ”得到反应2 c(s)+O 2(g)=2 C O(g),则Kn,i 7 xAH=-51 kJ/mol-172kJ/mol=-223k
38、J/mol；贝 ij Kp=1.2x10l4Pa；Kpl 1.0 x W2碳氯化的反应趋势远大于直接氯化，因为碳氯化反应气体分子数增加，AH小于0,是燧增、放热过程，爆判据与焰判据均是自发过程，而直接氯化的体系气体分子数不变、且是吸热过程；对应碳氯化反应，气体分子数增大，依据勒夏特列原理，增大压强，平衡往气体分子数减少的方向移动,即平衡向左移动；该反应是放热反应，温度升高，平衡往吸热方向移动，即向左移动，则平衡转化率变小。(2)从图中可知，1400,体系中气体平衡组成比例CO2是 0.05,TiCL是 0.35,CO 是 0.6,反应C(s)+CCh(g)=2CO(g)的平衡常数 Kp(140
39、0)=(0-6 pa=7.2x 105Pa；0.05Ps 0.05 x 1.0 x 105实际生产中需要综合考虑反应的速率、产率等，以达到最佳效益，实际反应温度远高于200,就是为了提高反应速率，在相同时间内得到更多的TiCL产品。(3)固体颗粒越小，比表面积越大，反应接触面积越大。有利于TiCh-C“固-固”接触，可将两者粉碎后混合,同时鼓入C L,使固体粉末 沸腾”，增大接触面积。【母题来源】2022年全国乙卷【母题题文】油气开采、石油化工、煤化工等行业废气普遍含有的硫化氢，需要回收处理并加以利用。回答下列问题：(1)已知下列反应的热化学方程式：2H2s(g)+3C)2 (g)=2S0?)
40、+2凡0 场)AH,=-1036kJ-mol-1 4H2s(g)+2SC)2(g)=3S2(g)+4HQ(g)AH2=94kJmor 2H2(g)+C)2(g)=2Hq(g)AH,=-484 kJmoF1计算H,S热分解反应2H2s(g)=S?(g)+2H式 g)的AH广 kJ-mol-1。(2)较普遍采用的H2s处理方法是克劳斯工艺。即利用反应和生成单质硫。另一种方法是：利用反应高温热分解H 。相比克劳斯工艺，高 温 热 分 解 方 法 的 优 点 是,缺点是。在 1470 K、100 kPa反应条件下，将 n(HM：n(Ar)=l:4的混合气进行H2s热分解反应。平衡时混合气中H?S与H?
41、的分压相等，H2s平 衡 转 化 率 为,平 衡 常 数 kPa。(4)在 1373 K、100 kPa 反应条件下，对于mHXMAr)分别为4:1、1:1、1:4、1:9、1:19 的 H A r 混合气,热分解反应过程中H2s转化率随时间的变化如下图所示。n(H ):n(A r)越小，H 2 s 平衡转化率,理由是。n(凡S):n(A r)=l:9 对 应 图 中 曲 线,计算其在0-0 1 s 之间，H 2 s 分压的平均变化率为_ _ _ _ _ _ _ _ k P a -s-1。【答案】(1)1 7 0(2)副产物氢气可作燃料耗能高 50%4.7 6越高 n(H 2 S):n(Ar)
42、越小，H 2 s 的分压越小，平衡向正反应方向进行，H 2 s 平衡转化率越高 d 2 4.9【试题解析】(1)已知：2 H 2 s(g)+3 Ch(g)=2 S O2(g)+2 H2O(g)，/=一1 0 3 6 k J/m o l4H 2 s(g)+2 S Ch(g)=3 S2(g)+4H2O(g)=9 4k J/m o l2 H 2(g)+O 2(g)=2 H 2 O(g)-48 4k J/m o l根据盖斯定律(QA)x g 即得到 2 H 2 s(g)=S 2(g)+2 H 2(g)的%=(-1 0 3 6+9 4)k J/m o l x 1+48 4k J/m o l=1 7 0
43、k J/m o l；(2)根据盖斯定律(+)x:可得 2 H 2 s(g)+Ch(g)=S2(g)+2 H2O(g)A H=(10 3 6+9 4)k J/m o l x 1=-3 1 4k J/m o l,因此，克劳斯工艺的总反应是放热反应；根据硫化氢分解的化学方程式可知，高温热分解方法在生成单质硫的同时还有氢气生成。因此，高温热分解方法的优点是：可以获得氢气作燃料；但由于高温分解H 2 s 会消耗大量能量，所以其缺点是耗能高；(3)假设在该条件下，硫化氢和氮的起始投料的物质的量分别为Im o l 和 4m 根据三段式可知:=x,解得 x=0.5,2 H 2 s(g)U S2()+2 H J
44、g)始/mol 100变/mol x0.5xX平/mol 1-x0.5xX平衡时H 2 s 和 H 2 的分压相等，则二者的物质的量相等，即 l x所以H 2 s 的平衡转化率为竽x 1 0 0%=5 0%,所以平衡常数匕=要=1p(H2S)X 1 OOkPa X(X 1 OOkPaY5.2 5 5.2 5o 5,(5l O O k Pa)F.7 6 k Pa；(4)由于正反应是体积增大的可逆反应，n(H 2 S):n(Ar)越 小，H 2 s的分压越小，相当于降低压强，平衡向正反应方向移动，因 此H 2 s平衡转化率越高；n(H 2 S):n(Ar)越小,H 2 s平衡转化率越高，所 以n(
45、H 2 S):n(Ar)=l:9对应的曲线是d；根据图像可知n(H 2 S):n(Ar)=1:9反 应 进 行 到0.1 s时H 2 s转 化 率 为0.2 4。假设在该条件下，硫化氢和氢的起始投料的物质的量分别为Im o l和9 m o i，则根据三段式可知此 时H 2 s的压强为2 H 2 s(g)干-s2U)+2 H2(g)始/mol100变/mol0.2 40.1 20.2 4平/mol0.7 60.1 20.2 4的 起 始 压 强 为W k Pa,0.7 60.7 6 +0.1 2 +0.2 4+9x l O O Pa =7.51 k Pa,H 2 s所 以H 2 s分压的平均变化
46、率为0kPa-1.5kPa0.1 s=2 4.9 k Pa-s )I题隔圈【命题意图】该类试题往往以某个信息为主，围绕某种元素的化合物展开，结合图表信息，综合考杳化学原理的知识，一般会同时涉及化学反应中的能量变化、化学反应速率和平衡、溶液中的离子平衡、电化学、化学计算等知识点，信息量大，难度大；充分考查学生的接受信息能力、知识迁移运用能力、解决实际问题的能力及计算能力。【命题方向】化学反应原理综合题涉及的内容主要包括化学反应过程中的焰变、化学能与电能的相互转化、电极反应式的书写、化学反应速率的定性分析与定量计算、化学平衡移动原理在生产中的应用、化学平衡常数的计算、反应条件的控制、弱酸弱碱的转化
47、、pH计 算、离子浓度大小的比较、离子的共存、难溶物之间的转化等问题。试题常以选择、填 空、读 图、作 图、计算等形式出现。高考一般以与生产、生活联系紧密的物质为背景材料出组合题，各小题之间有一定独立性。预 计2 0 2 3年高考仍然将结合某个特定的工业生产过程，综合考查反应热、热化学方程式、化学反应速率和化 学 平 衡；考查从图像中获取有效信息，解答与化学反应速率和化学平衡有关的,问题，如反应速率、反应转 化 率、产 率，提高转化率的措施等；考查从图表或图像中获取信息，计算转化率、平衡常数等。【得分要点】1.虽然题目在背景材料上呈现新(或陌生)内容，但内在要求或者核心知识考查不变。如运用化学
48、反应原理、化 学平衡和水解理论、物质制备和分离的知识等观点分析实际生产中的各种问题，我们千万不能被新包装所 迷 惑、所 吓 倒，注意联系生产实际中的各类反应原理，融会贯通，就能解决所有问题。2.要熟练掌握相关的思想、知识细节、生产原理、工艺设计原理，还有新时期对化学工业原理的新要求，如循 环 经 济、原子经济、节能环保等方面的要求在工业中的运用。3.尽管化学反应原理综合题设问较多，考查内容较多，但 都 是 考试大纲要求的内容，不会出现偏、怪、难 的 问 题，因此要充满信心，分析时要冷静，不能急于求成。要总结思维的技巧和方法，答题时注意规范细 致。再者是该类题的问题设计一般没有递进性，故答题时可
49、跳跃式解答，千万不能放弃。化学平衡图象解答原则(1)解题思路法 啕 _明确图像要描述的含义或者考查方程式的座 西 一 特 点，了解题目要求解决的问题：国图 一明确横纵坐标的含义。(2)解题步骤国，分析曲线变化趋势及其原因，联想相关知蛔T识解答问题：陵 囹 一根据要求选出或写出正确答案:看图像想规律一看面(纵、横坐标的意义)二看线(线的走向和变化趋势)三看点(起点、拐点、终点)四看辅助线(如等温线、等压线、平衡线).五看量的变化(如浓度变化、温度变化)以可逆反应aA(g)+bB(g)、cC(g)为例:联想平衡移动原理，分析条件对反应速率、化学平衡移动的影响.利用原理，结合图像，分析图像中所代表反
50、应正4 I速率变化或化学平衡的线，作出判断(1)“定一议二”原则在化学平衡图象中，包括纵坐标、横坐标和曲线所表示的意义三个量，确定横坐标所表示的量后，讨论纵坐标与曲线的关系或确定纵坐标所表示的量，讨论横坐标与曲线的关系。如图:这类图象的分析方法是“定一议二”，当有多条曲线及两个以上条件时，要固定其中一个条件，分析其他条件之间的关系，必要时，作一辅助线分析。（2）“先拐先平，数值大”原则在化学平衡图象中，先出现拐点的反应先达到平衡，先出现拐点的曲线表示的温度较高（如图A）或表示的压强较大（如图B）。图B图A表示7 2 /，正反应是放热反应。图B表示A是反应物，正反应为气体总体积缩小的反应，即“+