专题15 化学反应原理综合——三年（2020-2022）高考真题化学分项汇编（全国通用）

专题15 化学反应原理综合 1．（2022·全国甲卷）金属钛(Ti)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转化为，再进一步还原得到钛。回答下列问题： (1)转化为有直接氯化法和碳氯化法。在时反应的热化学方程式及其平衡常数如下： (ⅰ)直接氯化： (ⅱ)碳氯化： ①反应的为_______，_______Pa。 ②碳氯化的反应趋势远大于直接氯化，其原因是_______。 ③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”)。 (2)在，将、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。 ①反应的平衡常数_______。 ②图中显示，在平衡时几乎完全转化为，但实际生产中反应温度却远高于此温度，其原因是_______。 (3)碳氯化是一个“气—固—固”反应，有利于“固—固”接触的措施是_______。 【答案】(1)     -223     1.2×1014     碳氯化反应气体分子数增加，∆H小于0，是熵增、放热过程，熵判据与焓判据均是自发过程，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)     7.2×105     为了提高反应速率，在相同时间内得到更多的TiCl4产品，提高效益 (3)将两固体粉碎后混合，同时鼓入Cl2，使固体粉末“沸腾” 【解析】(1)①根据盖斯定律，将“反应ⅱ-反应ⅰ”得到反应2C(s)+O2(g)=2CO(g)，则∆H=-51kJ/mol-172kJ/mol=-223kJ/mol；则Kp===1.2×1014Pa； ②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，∆H小于0，是熵增、放热过程，熵判据与焓判据均是自发过程，而直接氯化的体系气体分子数不变、且是吸热过程； ③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)①从图中可知，1400℃，体系中气体平衡组成比例CO2是0.05，TiCl4是0.35，CO是0.6，反应C(s)+CO2(g)=2CO(g)的平衡常数Kp(1400℃)==Pa=7.2×105Pa； ②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TiCl4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TiO2 – C“固-固”接触，可将两者粉碎后混合，同时鼓入Cl2，使固体粉末“沸腾”，增大接触面积。 2．（2022·浙江卷）主要成分为的工业废气的回收利用有重要意义。 (1)回收单质硫。将三分之一的燃烧，产生的与其余混合后反应：。在某温度下达到平衡，测得密闭系统中各组分浓度分别为、、，计算该温度下的平衡常数_______。 (2)热解制。根据文献，将和的混合气体导入石英管反应器热解(一边进料，另一边出料)，发生如下反应： Ⅰ    Ⅱ    总反应： Ⅲ    投料按体积之比，并用稀释；常压，不同温度下反应相同时间后，测得和体积分数如下表： 温度/ 950 1000 1050 1100 1150 0.5 1.5 3.6 5.5 8.5 0.0 0.0 0.1 0.4 1.8 请回答： ①反应Ⅲ能自发进行的条件是_______。 ②下列说法正确的是_______。 A．其他条件不变时，用Ar替代作稀释气体，对实验结果几乎无影响 B．其他条件不变时，温度越高，的转化率越高 C．由实验数据推出中的键强于中的键 D．恒温恒压下，增加的体积分数，的浓度升高 ③若将反应Ⅲ看成由反应Ⅰ和反应Ⅱ两步进行，画出由反应原料经两步生成产物的反应过程能量示意图_______。 ④在，常压下，保持通入的体积分数不变，提高投料比，的转化率不变，原因是_______。 ⑤在范围内(其他条件不变)，的体积分数随温度升高发生变化，写出该变化规律并分析原因_______。 【答案】(1)8×108 L·mol－1 (2) 高温     AB          1000℃时CH4不参与反应，相同分压的H2S经历相同的时间转化率相同     先升后降；在低温段，以反应Ⅰ为主，随温度升高，S2(g)的体积分数增大；在高温段，随温度升高；反应Ⅱ消耗S2的速率大于反应Ⅰ生成S2的速率，S2(g)的体积分数减小 【解析】(1)根据方程式可知该温度下平衡常数K＝； (2)①根据盖斯定律可知Ⅰ+Ⅱ