2024届高三化学二轮复习 化学反应原理-强化练习1（含解析）

广东省2023-2024学年化学反应原理-强化练习1
一、单选题
1．（2021下·广东茂名·高二统考期末）某些过氧自由基可以将NO氧化为，反应为自由基型链反应，反应机理如图所示，已知：标注的为自由基。下列说法错误的是
A．1个中含有25个电子 B．该历程中能体现的氧化性
C．X的分子式为 D．可由电离产生
2．（2021·广东肇庆·统考三模）科研工作者研究出一种新型的醇催化氧化途径，可以避免生成有毒物质，其部分反应机理如图所示.下列说法错误的是
A．避免生成有毒物质符合绿色化学的理念
B．在该反应中作催化剂
C．反应过程中N和S元素的成键数目均保持不变
D．总反应方程式为++HCl
3．（2022上·广东汕头·高三阶段练习）研究碳回收利用具有现实意义。某科研小组研究利用某种催化剂，实现加制，作用机理如下图所示(其中吸附在催化剂表面的物种用*标注)，下列有关说法错误的是
A．加制的原子利用率小于100%
B．是反应的中间体，参与了反应的催化循环
C．在催化剂的表面发生共价键的断裂与形成
D．反应②的反应式为
4．（2022·北京朝阳·统考一模）在T℃，气体通过铁管时，发生腐蚀反应(X)：(K=0.33)，下列分析不正确的是
A．降低反应温度，可减缓反应X的速率
B．在气体中加入一定量能起到防护铁管的作用
C．反应X的可通过如下反应获得：、
D．T℃时，若气体混合物中，铁管被腐蚀
5．（2021·四川达州·统考二模）用FeCl3、CuCl2的混合溶液作吸收剂可吸收工厂排放的含H2S的废气，从而减少空气污染并回收S，其过程如图所示(各步均进行完全)。下列叙述正确的是
A．①反应的离子方程式为： S2-+Cu2+= CuS
B．在转化过程中化合价没有变化的元素只有H
C．回收32gS时，理论上需要消耗标准状况O211.2 L
D．吸收剂吸收前后混合溶液中Fe3+、Cu2+浓度不变
二、原理综合题
6．（2023·广东汕头·统考三模）氢能是人类未来的理想能源之一，氢能利用存在两大难题：制取和储存。
Ⅰ.制取氢气
(1)甲醇水蒸气催化重整是当前制取清洁能源氢气的主要方法，其反应机理如下：
反应1：
反应2：
回答下列问题：
①在催化剂作用下，反应1可通过如图所示的反应历程实现催化重整，则 (用含字母a、b、c的代数式表示)。

②将一定量的甲醇气体和水蒸气混合反应，使用催化剂，测得相同条件下，甲醇的转化率与的物质的量分数变化如图所示。反应2为 反应(填“吸热”或“放热”)，选择催化剂的作用为 。

(2)乙烷催化裂解也可制备氢气：催化裂解过程中利用膜反应新技术可以实现边反应边分离出生成的氢气。不同温度下，乙烷在容积为的恒容密闭容器中发生催化裂解反应。氢气移出率不同时，的平衡转化率与反应温度的关系如图所示：

①相同温度时，、、次增大，则对应的的平衡转化率依次 (答“增大”或“减小”)，上述反应达到平衡后，欲增大单位时间内的转化率，可以采取的措施有 (填序号)。
A．升高温度 B．通入惰性气体 C．及时移出 D．加入催化剂
②A点时平衡常数，则 。
Ⅱ.储存氢气：硼氢化钠()是研究最广泛的储氢材料之一
(3)在配制溶液时，为防止发生水解反应，可以加入少量的 (写化学式)。
(4)中硼原子在成键时，能将一个电子激发进入能级参与形成化学键，该过程形成的原子光谱为 光谱(填“吸收”或“发射”)。
(5)硼氢化钠()的强碱溶液在催化剂作用下与水反应可获取氢气。查阅资料可知：常温下，在水中的溶解度不大，易以形式结晶析出：且化学反应速率与催化剂的接触面积有关。在其他条件相同时，测得平均每克催化剂使用量下，的浓度和放氢速率的变化关系如图所示。随着浓度的增大，放氢速率先增大后减小，其原因可能是 。

7．（2023下·广东·高三统考开学考试）高效去除空气中的和化合物一直是工业生产研究的主要课题。
Ⅰ.某MOFs多孔材料能高效选择性吸附，将材料泡入水中并通入氧气能全部转化为。原理示意图如下：
已知：①
②
③
(1) 。
(2)若取一定质量的多孔材料吸收至质量不改变，下列选项中能说明吸附反应已达到极限的是
A．颜色不再发生变化 B．
C． D．混合气体的平均分子质量不再发生变化
Ⅱ.在不同温度下，溶液脱硫、脱硝的反应中，和NO的平衡分压如图所示。
(3)中心原子的杂化轨道类型为 ，的空间构型为 。
(4)脱硫的离子方程式为，该反应的平衡常数表达式 。根据图像可知，、、的大小关系为 。
Ⅲ.臭氧脱硝反应为。T℃时，将和混合气体以物质的量之比2∶1充入一个容积为2L的恒容密闭容器中发生上述反应，测得的物质的量随时间变化关系如下图所示：
(5)①平衡时，的体积分数= %(保留两位小数)。
②若起始压强为，T℃下反应的平衡常数 (为用平衡分压表示的平衡常数，即用平衡分压代替平衡浓度计算，分压=总压×物质的量分数)。
8．（2022·广东茂名·化州市第一中学校考一模）“碳中和”引起各国的高度重视，正成为科学家研究的主要课题。利用催化加氢制二甲醚，可以实现的再利用，涉及以下主要反应：
I.
II.
相关物质及能量变化的示意图如图1所示。
(1)反应II的 ，该反应在 (填“高温”“低温”或“任何温度”)下能自发进行。
(2)恒压条件下，、起始量相等时，的平衡转化率和的选择性随温度变化如图2所示。已知：的选择性。
①300℃时，通入、各1mol，平衡时的选择性、的平衡转化率都为30%，平衡时生成的物质的量为 mol，此温度下反应Ⅰ的平衡常数 (保留2位有效数字)。
②220℃时，和反应一段时间后，测得A点的选择性为48%，不改变反应时间和温度，一定能提高的选择性的措施有 (任写一种)。
(3)利用燃料电池电解，可将雾霾中的分别转化为和，如图3装置所示。则a极发生的电极反应式为 ；当电路中转移2.5mol电子时，A的浓度为 (电解过程中忽略溶液体积变化)。
9．（2022上·广东·高二校联考阶段练习）工业合成氨需要大量的H2，我国现阶段一般用天然气制H2，涉及的反应如下：
反应I：CH4(g)+H2O(g) CO(g)+3H2(g) △H1=+206.2kJ mol-1
反应II：CO(g)+H2O(g) CO2(g)+H2(g) △H2=-41.2kJ mol-1
回答下列问题：
(1)写出甲烷与水蒸气反应生成CO2和H2的热化学方程式： 。
(2)500K时，向2L恒温恒容密闭容器中加入少量催化剂(体积可忽略)，再加入2molCH4和3.6mol水蒸气，2min时，反应I和反应II达到平衡状态a，压强为反应前的倍。
①下列说法可说明反应I和II均已达到平衡状态的有 (填序号)。
A．容器内CO和H2O的物质的量相等
B．容器内气体的总压不再发生变化
C．容器内气体的密度不再发生变化
D．CO的生成速率等于消耗速率
②0～2min内，CH4的平均反应速率v(CH4)= 。
③已知500K时，反应II的平衡常数KII=1，则反应I的平衡常数KI= 。
④其它条件不变，仅将容器体积改为1L，平衡时，H2含量比平衡状态a (填“高”、“相同”或“低”)。
(3)如图表示恒容密闭容器中加入适量CO和H2O发生反应II，、CO平衡转化率和和温度的变化关系。
①相同温度下，越大，CO的平衡转化率越 (填“大”或“小”)。
(2)T1、T2、T3的大小关系为 ，原因为 。
10．（2022上·广东·高三校联考阶段练习）将二氧化碳加氢转化为高附加值的化学品或液体燃料是二氧化碳资源化利用的有效方法，其中转换为甲醇被认为是最可能的利用路径，主要涉及反应如下：
反应I：
反应II：
请回答下列问题：
(1)已知的燃烧热和CO的燃烧热，水的汽化热(1mol从液体汽化为气体所需要吸收的热量)为40.8kJ/mol，则反应II的 。
(2)和在某NiO支撑的表面的反应历程如下图所示。(TS表示过渡态)
决定总反应速率的步骤的反应方程式为 ，该步骤的活化能 eV。
(3)恒定压强P下，体积比1：3的和发生反应I、反应II，反应相同时间，测得不同温度下的转化率和的选择性如下图中实验值所示。图中平衡值表示相同条件下平衡状态的转化率和的选择性随温度的变化[的选择性]
①当温度高于260℃时，二氧化碳的平衡转化率随温度升高而增大的原因是 。
②260℃时，甲醇产率的实验值是 。220℃-260℃甲醇的选择性随温度升高降低的原因是 。
③220℃时，反应II的化学平衡常数 。
试卷第1页，共3页
参考答案：
1．D
【详解】A．每个C含有6个电子，每个H含有1个电子，是自由基，不显电性，则1个中含有25个电子，A正确；
B．由图可知，与NO反应生成和，体现了的氧化性，B正确；
C．由原子守恒可知，X的分子式为，C正确；
D．能够发生微弱电离，其电离方程式为、，电离过程不能产生，D错误。
答案选D。
2．C
【详解】A．避免生成有毒物质，可防止污染环境，符合绿色化学的理念，A项正确；
B．反应过程中，参与反应后，又有生成，在反应中作催化剂，B项正确；
C．由图可知，反应过程中S元素的成键数目发生改变，C项错误；
D．由转化关系知，醇催化氧化的总反应为 → + +HCl，D项正确；
答案选C。
3．C
【详解】A．由图可知加生成和水，故原子利用率小于100%，A正确；
B．由图可知，催化剂的作用是吸附和解吸反应过程中生成的水，说明参与了反应的催化循环，是反应过程中存在的物质，反应开始和结束都没有该物质，是中间体，B正确；
C．由图可知，催化剂的作用是吸附和解吸反应过程中生成的水，没有发生共价键的断裂与形成，C错误；
D．由图可知反应②的反应式为，D正确；
故选C。
4．D
【详解】A．降低反应温度，活化分子百分数减小，可减缓反应X的速率，故A正确；
B．在气体中加入一定量，氢气浓度增大，可以抑制平衡正向移动，能起到防护铁管的作用，故B正确；
C．①、②，根据盖斯定律①-②得，故C正确；
D． T℃时，若气体混合物中，则Q=，反应逆向移动，铁管不易腐蚀，故D错误；
故选D。
5．C
【详解】A．由图中反应流程可知，反应①的离子方程式为：H2S+Cu2+=CuS↓+2H+，故A错误；
B．由图中反应流程，Cu和Cl的化合价也没有发生改变，B错误；
C．由图中反应流程可知，吸收H2S的总反应方程式为：2H2S+O2=2H2O+2S↓，回收32gS，则回收1mol时，消耗O20.5mol，标况下体积为0.5mol22.4L/mol=11.2L，C正确；
D．吸收剂吸收H2S后生成了水，使Fe3+、Cu2+浓度降低，D错误；
故选C。
6．(1) 吸热 降低反应2的选择性
(2) 增大 AD 90％
(3)NaOH
(4)吸收
(5)浓度过大，析出了NaBO2晶体覆盖催化剂表面，减小了NaBH4与催化剂表面接触面积
【详解】（1）①由图可知反应物总能量低于生成物总能量，该反应为吸热反应。吸收热量为反应物与生成物的能量差，则；②由图可知，随着反应温度的升高，CO的物质的量分数增大，说明平衡正向移动，则该反应为吸热反应；相同温度下，加入催化剂CO的物质的量分数会降低，说明催化剂不利于反应2的正向进行，所以催化剂会降低反应2的选择性；
（2）①氢气的移出率增大，生成物中氢气浓度降低，平衡正向移动，对应的的平衡转化率依次增大；反应达到平衡后，欲增大单位时间内的转化率，即想要提高化学反应速率，可以采取的措施有升高温度或者加入催化剂，所以答案选AD；②A点时乙烷平衡转化率为90％，生成的氢气总物质的量为0.9mol，设平衡体系中氢气物质的量为xmol，平衡常数，解得x=0.09，则氢气移出率；
（3）属于强碱弱酸盐，其水溶液水解后呈碱性，可加入少量NaOH抑制水解；
（4）一个电子激发进入能级参与形成化学键，表示该原子由基态原子变为激发态原子，该过程需要吸收能量，所以形成的是吸收光谱；
（5）随着浓度的增大，放氢速率先增大后减小，其原因可能浓度过大，析出了NaBO2晶体覆盖催化剂表面，减小了NaBH4与催化剂表面接触面积；
7．(1)
(2)AD
(3) V形
(4)
(5) 36.3
【详解】（1）根据盖斯定律，将②×2+③―①×2，整理可得热化学方程式：。
（2）A．混合气体中只有是有色气体，若混合气体颜色不再发生变化，说明各种气体浓度不变，反应达到平衡状态，A符合题意；
B．表示物质反应的物质的量的比，反应达到平衡时二者的物质的量的比可能是2∶1，也可能不是2∶1，因此不能据此判断反应是否达到平衡状态，B不符合题意；
C．在任何条件下物质反应速率比关系为：，，若，，，反应逆向进行，未处于平衡状态，C不符合题意；
D．反应混合物都是气体，气体的质量不变，反应前后气体的物质的量发生改变，若混合气体的平均分子质量不再发生变化，则气体的物质的量不变，反应达到了平衡状态，D符合题意；
故合理选项是AD。
（3）中Cl原子价电子对数是，有2个孤电子对，杂化轨道类型为，的空间构型为V形。
（4）根据化学平衡常数的含义可知该反应的化学平衡常数；由图像分析可知：的平衡分压的负对数随温度的升高而减小，则说明温度越高，的平衡分压增大，说明升高温度，化学平衡逆向移动，化学平衡常数减小。由于反应温度：，所以化学平衡常数：。
（5）①根据数据，可知10min时，已经到达平衡，根据三段式有：
则平衡时的体积分数；
②设平衡时压强为p，则，由题意可知，解得，则。
8．(1) 低温
(2) 0.045 0.20 增大压强(或使用对反应II催化活性更高的催化剂)
(3) 2
【详解】（1）根据图像可知①CH3OCH3(g)+3H2O(g)=2CH3OH(g)+2H2O(g) ΔH=+23.9kJ/mol
②2CO2(g)+6H2(g)=2CH3OH(g)+2H2O(g)ΔH=－99.2kJ/mol
依据盖斯定律可知②－①即得到反应=－123.1kJ/mol。该反应是体积减小的放热的可逆反应，依据ΔG=ΔH-TΔS＜0反应自发进行可知低温下能自发进行。
（2）①300℃时，通入、各1mol，平衡时的选择性、的平衡转化率都为30%，消耗是0.3mol，所以平衡时生成的物质的量为，根据碳原子守恒可知生成CO是0.21mol，剩余0.7mol，依据方程式可知生成水蒸气是0.21mol+0.045mol×3=0.345mol，消耗氢气是0.21mol+0.045mol×6=0.48mol，剩余氢气是0.52mol，反应Ⅰ中添加不变，则此温度下反应Ⅰ的平衡常数。
②反应Ⅱ是放热的体积减小的可逆反应，所以不改变反应时间和温度，一定能提高的选择性的措施有增大压强(或使用对反应II催化活性更高的催化剂)。
（3）右侧装置中与a电极相连的电极通入NO，NO被还原为铵根，该电极是阴极，所以a电极是负极，通入的是二甲醚，电极反应式为；右侧装置是电解池，二氧化硫、NO分别转化为硫酸和铵根，当电路中转移2.5mol电子时，依据电子得失守恒可知生成硫酸1.25mol，铵根是0.5mol，因此生成硫酸铵是0.25mol，根据硫原子守恒可知生成硫酸是1mol，所以硫酸的浓度即A的浓度是1mol÷0.5L=2.0mol/L。
9．(1)CH4(g)+2H2O(g)CO2(g)+4H2(g) △H=+165.0kJ mol-1
(2) BD 0.3mol L-1 min-1 8 低
(3) 大 T1＜T2＜T3 该反应为放热反应，其他条件相同时，温度越高，CO平衡转化率越低
【详解】（1）根据盖斯定律，该反应为反应Ⅰ+反应Ⅱ，所以，方程式要注意标明状态。
（2）①两个反应有相同物质做反应物或生成物，如果一个末平衡，会导致另一反应平衡移动，所以两个反应最终同时达到平衡状态。物质的量相等不能作为平衡状态的依据，物质的量不变才行，A项错误；因为反应会导致容器内气压变化，总压不变，可以作为平衡状态的依据，B项正确；气体总质量不变，恒容容器，密度不变不能作为达到平衡状态的依据，C项错误；的总生成速率等于总消耗速率说明浓度不再变化，可以作为达到平衡状态的依据，D项正确。
②因为反应Ⅱ不会导致压强变化，压强增大只涉及反应Ⅰ，甲烷只参与反应Ⅰ，设甲烷转化率为，有：
压强为反应前的倍，即物质的量为反应前的倍，所以，解得，
。
③由②可知，反应Ⅰ将消耗0.6mol/L的CH4，剩余0.4mol/L的CH4，消耗0.6mol/L的H2O(g)，剩余1.2mol/L的CH4，产生0.6mol/L的CO，1.8mol/L的H2，设反应Ⅱ平衡时为，假想反应Ⅰ反应完全后反应Ⅱ开始，可利用三段式计算：
则平衡时，，，，，，解得，所以
④无论从反应Ⅰ还是总反应来看，缩小体积增大压强，平衡都是逆向移动，含量降低。
（3）①根据理论分析，增加，反应Ⅱ中转化率增大，从图像中也可以看出此关系。
②反应Ⅱ是放热反应，其它条件相同，温度越高，转化率越低，所以。该反应为放热反应，其他条件相同时，温度越高，CO平衡转化率越低。
10．(1)
(2) 2.17
(3) 反应I为放热反应，反应II为吸热反应，温度升高，反应I逆向移动，反应II正向移动，温度高于260℃时，反应II正向移动的程度大于反应II逆向移动的程度，所以CO2平衡转化率随温度升高增大。 12% 反应I为放热反应，反应II为吸热反应，随温度升高，反应I逆向移动，甲醇的产率降低，反应II正向移动，CO的产率升高，故甲醇的选择性随温度升高降低
【详解】（1）I： ，设的燃烧热为III；CO的燃烧热为IV，1mol气化的热化学方程式为V，根据盖斯定律可知II=III-IV+V，；
（2）活化能最大的步骤反应速率最慢是反应的决速步骤，根据反应历程如下图可以看出活化能最大，2.98-0.81=2.17eV；
（3）①当温度高于260℃时，反应I为放热反应，反应II为吸热反应，温度升
高，反应I逆向移动，反应II正向移动，温度高于260℃时，反应II正向移动的程度大于反应II逆向移动的程度，所以CO2平衡转化率随温度升高增大。
②260℃时，二氧化碳的转化率为20%，甲醇的选择性为60%，甲醇产率的实验值是=二氧化碳的转化率甲醇的选择性=；220℃-260℃甲醇的选择性随温度升高降低，反应I为放热反应，反应II为吸热反应，随温度升高，反应I逆向移动，甲醇的产率降低，反应II正向移动，CO的产率升高，故甲醇的选择性随温度升高降低；
③220℃时，，平衡时，二氧化碳的转化率为25%，甲醇的选择性为80\%，设反应开始时CO2、H2的物质的量分别为1mol，3mol，平衡时，混合气体中CO2的物质的量为1mol (1-25%)=0.75mol，CO的物质的量为1mol25%(1-80%)=0.05mol，CH3OH的物质的量为1mol25%80%=0.2mol，利用氧元素守恒可知，H2O的物质的量为 (2-0.2-0.05-0.752)mol=0.25mol，H2的物质的量为 (3-0.25-0.22)mol=2.35mol，则反应Ⅱ的化学平衡常数故答案为：