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1、化学反应原理综合1.CuCl是难溶于水的白色固体，在潮湿空气中可被迅速氧化，可采用混合溶液与溶液反应的方法制取CuCl。回答下列问题：（1）如图1所示是反应体系pH随时间变化的关系图，写出制备CuCl的反应的离子方程式：_。如图2所示是CuCl的产率随pH变化的关系图，实验过程中往往用混合溶液代替溶液，其中的作用是_，维持pH在_左右可保证较高的产率。（2）反应完成后经抽滤、洗涤、干燥可获得产品CuCl。洗涤时，应用“去氧水”作洗涤剂洗涤产品，原因是_。（3）将CuCl加人饱和NaCl溶液中，其会部分溶解生成，反应过程中存在如下两个平衡：分析和的数学关系，在图3中画出的关系曲线（要求至少标出一
2、个坐标点）。（4）向某含的废液中加入Cu与，除去的同时制备CuCl，平衡时溶液中相关离子浓度单位为）的关系如图4所示，下列说法正确的是_（填标号）。A.a点对应溶液中，有CuCl沉淀析出B.除的反应为C.加入的Cu越多，浓度越高，除效果越好D.反应的平衡常数很大，反应趋于完全2.是重要的催化剂和化工原料，工业上制备的主要反应如下：. .请回答：（1）C与CuO反应生成和CO的热化学方程式为_，一定温度下，该反应在密闭容器中达到平衡后，只增大容器的容积，再次达到平衡时，CO的平衡浓度_（填“增大”“减小”或“不变”）。（2）一定温度下，向5L恒容密闭容器中加入1mol CO和2 mol CuO，
3、发生反应。5min时达到平衡，测得容器中CuO的物质的量为0.8mol。05min内，用表示的反应速率_。CO的平衡转化率_。（3）向5L密闭容器中加入1molC和1mol，发生反应。、CO的平衡体积分数与温度的关系如图所示。能表示的平衡体积分数与温度关系的曲线为_（填“”或“”），理由为_。温度为时，该反应的平衡常数_。（4）其他条件不变时，若水的分解反应用作催化剂，则该反应的活化能_（填“增大”“减小”或“不变”，下同），反应热（）_。3.温室气体转化为重要的工业原料甲酸是目前科学研究的热点。（1）已知：则反应的_。（2）刚性绝热密闭容器中，等物质的量的和发生反应，下列可判断反应达到平衡的
4、是_（填标号）。A.容器内压强不变B.容器中气体平均摩尔质量不变C.D.容器内温度不变（3）我国科学家用S-In催化剂电催化还原制甲酸的机理如图a所示，其中吸附在催化剂表面的物种用*标注。图a中，催化剂活性位点在催化过程中的作用是_。图b为催化还原的反应历程图。其中，生成甲酸的决速步骤的电极反应式为_。从反应能垒或吸附位点角度分析该催化剂对生成甲酸具有高选择性的原因是_。（4）我国科学家设计了与氯碱耦合电解池装置如图c。该电解池发生反应的化学方程式为_。标准状况下每生成2.24L，电路中通过的电子数目为_。传统的电催化还原过程中，阳极反应为氧析出反应。相较于传统的电催化过程，该装置的优点为_。
5、4.锂电池有广阔的应用前景。用“循环电沉积”法处理某种锂电池，可使其中的Li电极表面生成只允许通过的和C保护层，工作原理如图1，具体操作如下。i.将表面洁净的Li电极和电极浸在溶有的有机电解质溶液中。.05min，a端连接电源正极，b端连接电源负极电解，电极上生成和C。.510min,a端连接电源负极，b端连接电源正极，电解，电极上消耗和C，Li电极上生成和C。步骤和步骤为1个电沉积循环。iv.重复步骤和步骤的操作，继续完成9个电沉积循环。（1）步骤内电路中的由_向_迁移（填“Li电极”或“电极”）。（2）已知下列反应的热化学方程式。步骤电解总反应的热化学方程式为_。（3）步骤中，Li电极的电
6、极反应式为_。（4）和C只有在的催化作用下才能发生步骤的电极反应，反应历程中的能量变化如图2。下列说法正确的是_（填字母）。a.反应历程中存在碳氧键的断裂和形成b.反应历程中涉及电子转移的变化均释放能量c.催化剂通过降低电极反应的活化能使反应速率加快（5）受上述“循环电沉积”法的启示，科学家研发了适用于火星大气（主要成分是）的“”可充电电池，工作原理如图3。“”电池充电时，Li电极表面生成Li而不会形成和C沉积，原因是_。5.1-丁烯是仅次于乙烯和丙烯的重要石油化工基本原料，可以利用正丁烷催化脱氢制备。催化脱氢分为无氧催化脱氢和有氧催化脱氢。.无氧催化脱氢反应原理如下：（1）已知的摩尔燃烧焓分
7、别为2878、2720、286，计算_。（2）无氧催化脱氢用Pt系催化剂时，正丁烷单位时间转化率和1-丁烯选择性如表所示：催化剂单位时间转化率%1-丁烯选择性%催化剂1：23.092.0催化剂2：38.588.1催化剂3：27.098.9仅从1-丁烯选择性的角度考虑，应选择的催化剂为催化剂_（填“1”“2”或“3”）。工业上，从1-丁烯单位时间收率的角度考虑，应选择的最佳催化剂为催化剂_（填“1”“2”或“3”）。.有氧催化脱氢通常选择或为氧化剂，为催化剂，反应原理如下：当或为氧化剂时，正丁烷单位时间转化率和选择性如表所示：氧化剂单位时间转化率%1-丁烯选择性%68.052.050.089.0
8、（3）与无氧脱氢相比，有氧脱氢（为氧化剂）在单位时间内转化率要高一些的可能原因是_。（4）一定温度下，在体积为10L的刚性容器中，加入10 mol ，7 mol，3 mol，初始压强为20kPa，经过10h，反应刚好达到平衡，此时压强变成25kPa，其中的体积分数为16%。结合有氧催化脱氢回答下列问题：_。该温度下，反应的压强平衡常数_kPa。为氧化剂时，1-丁烯的选择性明显低于为氧化剂时的选择性，分析可能原因：_。6.二氧化碳的排放越来越受到能源和环境领域的关注，其综合利用是目前研究的重要课题之一，试运用所学知识，解决以下问题：（1）工业上利用合成气（）来生产甲醇，有关反应的热化学方程式及其
9、在不同温度下的化学平衡常数如表所示：化学反应平衡常数温度/500700800.2.50.340.15.1.01.702.52.则反应的_（用和表示），_0（填“”或“”、“”“”“”“”“”“”或“=”）。若起始时提高投料比，则的平衡转化率将_（填“升高”或“降低”）。起始时向容器中加入和，在温度为、初始压强为2MPa时反应，该反应的_（为以平衡分压代替平衡浓度表示的平衡常数）。（3）该催化重整过程中有副产物碳生成，碳的积累会严重影响催化剂的活性。某研究小组计算和模拟实验表明积碳量（催化剂表面碳的质量与催化剂的质量之比）与投料比、温度的关系如图乙。当投料比时，要使积碳量最小，应调节温度为_。1
10、1.二甲醚重整制取，具有无毒、无刺激性等优点。回答下列问题：（1）和发生反应：已知：则反应的_（用含的代数式表示）。保持温度和压强不变，分别按不同进料比通入和，发生反应。测得平衡时的体积分数与进料气中的关系如图甲所示。当时，的体积分数快速降低，其主要原因是_（填序号）。A.过量的起稀释作用B.过量的与发生副反应生成C. 时，平衡向逆反应方向移动（2）时，在恒容密闭容器中通入，发生反应：，测得容器内的初始值为41.6kPa，反应过程中反应速率与时间和分压的关系如图乙所示。时，的转化率为_（保留2位有效数字）；反应速率满足，_；400s时_。达到平衡时测得体系的总压强，则该反应的平衡常数_（用平衡
11、分压代替平衡浓度计算，分压=总压物质的量分数）。该温度下，要缩短达到平衡所需的时间，除改进催化剂外，还可采取的措施是_，其理由是_。12.水煤气变换是重要的化工过程，主要用于合成氨、制氢以及合成气加工等工业领域中。回答下列问题：（1）Shibata曾做过下列实验：使纯缓慢地通过处于721下的过量氧化钴CoO（s），氧化钴部分被还原为金属钴Co（s），平衡后气体中的物质的量分数为0.0250。在同一温度下用CO还原CoO（s），平衡后气体中CO的物质的量分数为0.0192。根据上述实验结果判断，还原CoO（s）为Co（s）的倾向是CO_（填“大于”或“小于”）。（2）721时，在密闭容器中将等物
12、质的量的CO（g）和混合，采用适当的催化剂进行反应，则平衡时体系中的物质的量分数为_（填标号）。A.0.50（3）我国学者结合实验与计算机模拟结果，研究了在金催化剂表面上水煤气变换的反应历程，如图甲所示，其中吸附在金催化剂表面上的物种用*标注。可知水煤气变换的_0（填“大于”“等于”或“小于”）。该历程中最大能垒（活化能）=_eV，写出该步骤的化学方程式_。（4）Shoichi研究了467、489时水煤气变换中CO和分压随时间变化关系（如图乙所示），催化剂为氧化铁，实验初始时体系中的和相等、和相等。计算曲线a的反应在3090min内的平均速率_。467时和随时间变化关系的曲线分别是_、_。48
13、9时和随时间变化关系的曲线分别是_、_。答案以及解析1.答案：（1）；及时除去反应体系中生成的；3.5（2）防止洗涤过程中CuCl被氧化（3）见解析（4）BD解析：（1）分析题图1知，随反应的进行，反应体系pH降低，酸性增强，说明生成了，故制备CuCl的离子方程式为。分析题图2知，pH=3.5时CuCl的产率最高。实验过程中往往用混合溶液代替溶液，其中碳酸钠的作用是及时除去反应体系中生成的氢离子，保持pH在3.5左右以保证较高的产率。（2）用“去氧水”洗涤产品的原因是防止洗涤过程中CuCl被氧化。（3）根据“”可得，故。取其中（0.7，0.7）作为一个坐标点，作出的曲线图像为。（4）由题图4可
14、知，a点对应溶液中，故不会有沉淀析出，A项错误；根据题给信息可知B项正确；是按一定物质的量之比反应的，并不是加入的Cu越多，浓度越高，除效果越好，C项错误；由题图4可知，交点处，则的平衡常数，平衡常数很大，反应趋于完全，D项正确。2.答案：（1）；不变（2）0.02460%（3）；该反应为吸热反应，温度升高，平衡正向移动，的平衡体积分数减小（4）减小；不变解析：（1）本题考查热化学方程式的书写、化学反应速率与化学平衡、平衡常数的计算等。根据已知信息，可得热化学方程式. ；. ；由盖斯定律可知：；在反应：中，平衡时，一定温度下改变容积，值不变，则平衡浓度不变。（2）根据反应的方程式系数比可知，5
15、min内，CuO减少1.2mol，则CO减少0.6mol，增加0.6mol，则；CO的平衡转化率。（3）该反应为吸热反应，温度升高，平衡正向移动，的平衡体积分数减小，CO的平衡体积分数增大，故表示的平衡体积分数与温度关系的曲线为，表示CO的平衡体积分数与温度关系的曲线为；根据图中信息判断，温度为时，CO的平衡体积分数为60%，可根据物质的量关系列出三段式：，解得，则平衡时，。（4）催化剂能通过改变反应历程降低反应的活化能，但不能改变反应热（）。3.答案：（1）+420.8（2）ABD（3）活化水分子；生成CO的能垒大大高于生成HCOOH的能垒或吸附位点为C的能垒大大高于吸附位点为O的能垒（4）
16、；联合氯碱工业解析：（1）根据盖斯定律，由2-，可得。（2）该反应为气体体积减小的反应，容器为刚性恒容的容器，则气体的压强为变量故容器内压强不变可以说明反应达平衡，故A正确；反应体系中各物质均为气体，气体的总质量不变，反应前后气体分子数不相等，则容器中气体平均摩尔质量为变量，故容器中气体平均摩尔质量不变可以说明反应达平衡，故B正确；时正逆反应速率相等，不能说明反应达平衡，故C错误；容器为刚性绝热密闭容器，容器内温度不变，说明放热反应和吸热反应的速率相等，故容器内温度不变可以说明反应达平衡，故D正确。（3）根据图a可知，活性位点促进了水的活化。反应的活化能越大，反应速率越慢，则生成甲酸的决速步骤
17、为活化能最大的电极反应，电极反应式为。根据图b知，生成CO的能垒高于生成 HCOOH的能垒，吸附位点为C的能垒高于吸附位点为O的能垒，故该催化剂对生成甲酸有高选择性。（4）根据电解装置及题意知，电解的总化学方程式为。由电解反应知，标准状况下每生成2.24L，即0.1 mol ，电路中通过0.2mol电子。已知传统的电催化还原过程中，阳极析出氧，而与氯碱耦合电解池中阳极产生氯气和NaOH，与氣碱工业中的阳极产物相同，故该装置的优点为联合氯碱工业。4.答案：（1）Li电极；电极（2）（3）（4）ac（5）电解质中未溶解，内电路的隔膜只允许通过不允许通过，电极生成的无法迁移到Li电极放电转化为C和解
18、析：（1）步骤中，a接电源正极，则Li电极为阳极，b接电源负极，则电极为阴极，电解时阳离子向阴极移动，则由Li电极向电极移动。（2）由步骤知电解总反应为，己知，根据盖斯定律，由2-得。（3）a连接电源负极时，Li电极作阴极，电极反应为。（4）由图2可知，反应历程中存在碳氧键的断裂和形成，a项正确；由反应历程图可知，涉及电子转移的变化需吸收能量，b项错误；催化剂降低反应的活化能而加快反应速率，c项正确。（5）图3装置电解质中未溶解，且内电路的隔膜只允许通过不允许通过，电极生成的无法迁移到Li电极放电转化为C和，则Li电极表面不会形成和C沉积。5.答案：（1）+128（2）32（3）生成的与反应，
19、促进反应正向进行（或有氧脱氢为放热反应，无氧脱氢为吸热反应，单位时间内反应的速率快）（4）0.0364的氧化性强于，更容易引起1-丁烯的深度氧化，降低了1-丁烯选择性；另一方面，是深度氧化的产物，抑制了1-丁烯的深度氧化解析：（1）本题考查物质的选择性、化学平衡的移动、平衡常数的计算等。根据题中信息可分别写出热化学方程式：；，根据盖斯定律计算：。（2）根据表格中数据分析，从1-丁烯选择性的角度考虑，使用催化剂3生成1丁烯的选择性最高：根据表格中数据分析，从1-丁烯单位时间收率的角度考虑，使用催化剂2单位时间收率最高。（4）某温度下，在10L容器中充入10 mol ，7 mol，3 mol分别发
20、生反应和反应，设10h内转化，转化，可分别列出三段式：则达平衡时，根据恒温恒容条件下，反应前后气体物质的量之比等于压强之比，可得，根据平衡时的体积分数为16%，可得，解得，则达平衡时，各气体物质的量分别为，；反应达平衡时，各物质分压分别为，则；的氧化性强于，根据（2）中表中单位时间转化率可知，更容易引起1-丁烯的深度氧化，降低1-丁烯的选择性；另一方面，是1-丁烯深度氧化的产物，抑制了1-丁烯的深度氧化。6.答案：（1）；（2）或（3）75%（4）；36解析：（1）本题考查化学反应与能量、电解池的工作原理、速率方程等。根据表格信息：；，根据盖斯定律计算：，则500时，700时，800时，则反应
21、的平衡常数随温度升高而减小，该反应为放热反应，。（2）根据题中给出的能量关系，通过移项可得，证明第二步反应的活化能更大，反应速率更慢，能决定总反应的速率，第二步反应的化学方程式为或。（3）根据题中信息，在电解池右侧被还原为，右侧Pt电极为阴极，溶液环境为碱性，则电极反应式为：；设表示阿伏加德罗常数的值，标准状况下，当阳极生成的氧气体积为48mL时，转移电子数为，而生成目标产物转移电子数为，则电解效率为。（4）温度越高，反应速率越快，反应先达到平衡，由图知点所在曲线先达到平衡，对应温度为800，则点所在曲线对应温度为700。温度越高，一氧化碳平衡转化率越低，证明该反应为放热反应，平衡时，则，升高
22、温度，平衡逆向移动，减小，则对应的大小关系为：；根据题中所给信息，设点所在曲线起始投入，容器体积为L，可列出三段式：则，根据点时转化率为20%，可列三段式：则。7.答案：（1）降低反应活化能（或作催化剂）（2）30、pH=2.0；蛋白质变性（或硫杆菌失去活性）（3）（4）；与生成沉淀，平衡向正向移动，有NaOH生成（5）；0.62解析：（1）由反应速率加快可知该菌作催化剂，可以降低反应活化能。（2）由图甲和图乙可知温度为30、pH为2.0时，的氧化速率最快。硫杆菌的主要成分是蛋白质，高温下蛋白质活性降低而使反应速率变慢。（3）与反应时，是氧化剂，是还原剂，由于，所以当有4mol作氧化剂参与反应
23、时，转移8mol电子，即1mol失去8mol电子，所以氧化产物中硫元素显+6价，再根据原子守恒可知氧化产物是。（4）过程发生的是与NaOH溶液反应生成，所以离子方程式为。CaO与水反应生成，在溶液中电离出和，与反应生成沉淀，促进的沉淀溶解平衡向正反应方向进行，从而实现NaOH的再生。（5）氨水中：，解得。的，所以。8.答案：.酸；增大.（1）；（2）和（3）小于.（1）B（2）解析：.重铬酸钾溶液中重铬酸根离子在水中存在如下平衡：，导致溶液中氢离子的浓度大于氢氧根离子的浓度，溶液呈酸性；在强碱溶液中，氢离子浓度减小，该平衡正向移动，所以在强碱溶液中，铬元素的主要存在形式为；向重铬酸钾溶液中加入
24、适量稀硫酸，氢离子的浓度增大，平衡逆向移动，溶液中的值增大。.（1）溶液中只存在四种离子，若只溶解了一种溶质，该溶质为，因水解溶液显酸性，溶液中离子浓度大小顺序为，正确。（2）若是正确的，溶液呈碱性，且，则溶液应为和的混合溶液。（3）溶液呈中性，据电荷守恒，可得，因氨水为弱电解质，若该溶液是由体积相等的稀盐酸和氨水混合而成，则氨水浓度大于稀盐酸浓度，即小于。.（1）由表格中的数据可知，硫化物的溶度积较小易转化为沉淀，则应选择硫化钠。（2）的溶度积为，pH=8.0，则。9.答案：（1）50%；（2）；ab；解析：（1）根据化学方程式及题图数据可知，点时的物质的量为10mol，的物质的量为10mo
25、l，则的物质的量为5mol，所以初始物质的量为20mol，则的转化率为；点时和的物质的量相等，设为，则的物质的量为，因为容器的总压强为，所以和的分压都是，的分压是，则平衡常数。（2）由化学方程式可知该反应的，因为反应能自发进行，所以，则；该反应的反应物和生成物都是气体，反应前后气体的总物质的量变化，而气体的总质量不变，所以混合气体的平均相对分子质量变化，则当混合气体的平均相对分子质量保持不变时，反应达到了平衡状态，a正确：；生成1mol的同时有3molH-H键断裂，即消耗，根据化学方程式可知，能说明正、逆反应速率相等，则反应达到了平衡状态， b正确；反应开始时充入和，投料比等于化学计量数之比，
26、和的转化率始终相等，不能说明正、逆反应速率相等，c错误；混合气体的密度等于气体质量和气体体积的比值，反应前后气体质量守恒，容器容积不变，所以混合气体的密度始终不变，密度保持不变时反应不一定达到平衡状态，d错误。由表中数据可知，反应前10min内反应的的物质的量为（6-4.5）mol=1.5mol，根据化学方程式可得，生成的物质的量为，前10min内的平均反应速率；前面已知该反应的，为放热反应，又因为反应为恒温恒容条件，反应为绝热恒容条件，反应由逆反应开始，所以反应相当于降温，化学平衡常数增大，故（）（）；反应中若把和的初始物质的量全部转化为和，与反应初始物质的量对应相等，但反应温度低于反应，所
27、以反应相当于在和反应等效的基础上又降低温度，平衡正向移动，故平衡时的浓度：（）（）。10.答案：（1）+247（2）；该反应的正反应气体分子数增加，其他条件相同时，减小压强，平衡正向移动，的平衡转化率增大；升高；4（3）750解析：（1）根据标准摩尔生成焓的定义可写出以下热化学方程式：；则根据盖斯定律，在标准状态下的反应热。（2）对反应，在恒温条件下，减小压强，平衡正向移动，的平衡转化率增大，即压强；由图甲知当温度为、初始压强为时，由点对应的转化率小于的平衡转化率，说明此时反应向正反应方向进行，即；若提高投料比，即相当于保持不变，增大，平衡正向移动，则的平衡转化率将升高；由图甲得温度为初始压强
28、为2MPa反应达到平衡时的转化率为50%，则列出三段式：平衡时总压强，则。11.答案：（1）；B（2）16%；增大反应物的压强增大反应物的压强，化学反应速率加快解析：（1）已知：.根据盖斯定律，由i+-2可得。反应：，由已知信息可知，过量的与会发生副反应生成，使的体积分数快速降低，A、C选项不能解释体积分数快速降低的原因。（2）设起始时的物质的量为，的转化率为，则400s时气体总物质的量为，根据等温等体积条件下，压强之比等于物质的量之比，有，解得；由图像可知，当时，由题图乙知，则；由图像可知，400s时，则。达到平衡时，测得体系的总压强，设平衡转化率为，起始时的物质的量为，则平衡时容器中总物质
29、的量为，根据等温等体积条件下，压强之比等于物质的量之比，有，解得，则平衡时，则该反应的平衡常数。除使用催化剂外，增大反应物的压强，也能加快化学反应速率。12.答案：（1）大于（2）C（3）小于；2.02；（或）（4）0.0047；b；c；a；d解析：（1）本题依托水煤气变换涉及的化学反应，考查盖斯定律、化学反应速率与化学平衡的相关知识，侧重考查考生理解题意、挖掘信息以及对已学知识的熟练运用能力。、CO分别还原氧化钴固体的化学方程式为、，分别编号为，两个反应均为反应前后气体物质的量不变的可逆反应，达到平衡后混合气体中或CO的物质的量分数越小，反应程度越大，故还原氧化钴为钴的倾向是CO大于。（2）
30、设（1）问中通入的和CO的物质的量分别为。则该反应的平衡常数。该反应的平衡常数。根据盖斯定律，由反应-反应得，则该反应的平衡常数，则将等物质的量的和混合反应，平衡时，故容器中的物质的量分数大于0.25，由于可逆反应不能进行彻底，则的物质的量分数小于0.5，答案选C。（3）起始状态反应物的相对能量为0，最终状态生成物的相对能量为-0.72eV，反应物的能量高于生成物的能量，水煤气变换反应为放热反应，即小于0。该历程中两次能垒分别为1.59eV-（-0.32eV）=1.91eV、1.86eV-（-0.16eV）=2.02eV，最大能垒（活化能）=2.02eV。该步骤的反应物为相对能量为-0.16e
31、V的物质：，生成物为相对能量为1.41eV的物质：，由此可得该步骤的化学方程式：或。（4）曲线a的反应在3090min内的平均速率。3090min， a、b、c、d分压变化量分别为0.28kPa、0.34kPa、0.34kPa、0.28kPa，则b和c为一组实验数据， a和d为一组实验数据，水煤气变换反应：在721时的平衡常数，该反应的正反应为放热反应，则467、489时反应的化学平衡常数一定大于1，实验初始时体系中的和相等、和相等，故反应达到平衡时，由此可知同一温度下，平衡时分压大的为生成物，分压小的为反应物，即a、b曲线表示，c、d曲线表示。正反应为放热反应，升高温度，平衡逆向移动，平衡常数减小，由图像可以看出心线对应的比a、d曲线对应的大，b、c曲线对应的平衡常数更大，对应的反应温度更低，由此可知b、c分别为467下和，a、d分别为489下和。