2024届高考化学二轮专项分层特训卷练28化学反应原理的综合应用

练28　化学反应原理的综合应用 1．.[2023·全国甲卷]甲烷选择性氧化制备甲醇是一种原子利用率高的方法。回答下列问题： （1）已知下列反应的热化学方程式： ①3O2（g）===2O3（g）　K1　ΔH1＝285kJ·mol－1 ②2CH4（g）＋O2（g）===2CH3OH（l）　K2　ΔH2＝－329kJ·mol－1 反应③CH4（g）＋O3（g）===CH3OH（l）＋O2（g）的ΔH3＝　　　　kJ·mol－1，平衡常数K3＝　　　　（用K1、K2表示）。 （2） 电喷雾电离等方法得到的M＋（Fe＋、Co＋、Ni＋等）与O3反应可得MO＋。MO＋与CH4反应能高选择性地生成甲醇。分别在300K和310K下（其他反应条件相同）进行反应MO＋＋CH4===M＋＋CH3OH，结果如图所示。图中300K的曲线是　　　　（填“a”或“b”）。300K、60s时MO＋的转化率为　　　　　　　　　　　　　　　　（列出算式）。 （3）MO＋分别与CH4、CD4反应，体系的能量随反应进程的变化如下图所示（两者历程相似，图中以CH4示例）。 （ⅰ）步骤Ⅰ和Ⅱ中涉及氢原子成键变化的是　　　　（填“Ⅰ”或“Ⅱ”）。 （ⅱ）直接参与化学键变化的元素被替换为更重的同位素时，反应速率会变慢，则MO＋与CD4反应的能量变化应为图中曲线　　　　（填“c”或“d”）。 （ⅲ）MO＋与CH2D2反应，氘代甲醇的产量CH2DOD　　　　CHD2OH（填“＞”“＜”或“＝”）。若MO＋与CHD3反应，生成的氘代甲醇有　　　　种。 2．[2023·全国乙卷]硫酸亚铁在工农业生产中有许多用途，如可用作农药防治小麦黑穗病，制造磁性氧化铁、铁催化剂等。回答下列问题： （1）在N2气氛中，FeSO4·7H2O的脱水热分解过程如图所示： 根据上述实验结果，可知x＝　　　　，y＝　　　　。 （2）已知下列热化学方程式： FeSO4·7H2O（s）===FeSO4（s）＋7H2O（g）　ΔH1＝akJ·mol－1 FeSO4·xH2O（s）===FeSO4（s）＋xH2O（g）　ΔH2＝bkJ·mol－1 FeSO4·yH2O（s）===FeSO4（s）＋yH2O（g）　ΔH3＝ckJ·mol－1 则FeSO4·7H2O（s）＋FeSO4·yH2O（s）＝2（FeSO4·xH2O）（s）的ΔH＝　　　　kJ·mol－1。 （3）将FeSO4置入抽空的刚性容器中，升高温度发生分解反应：2FeSO4（s）⇌Fe2O3（s）＋SO2（g）＋SO3（g）（Ⅰ）。平衡时p­T的关系如下图所示。660K时，该反应的平衡总压p总＝　　　kPa、平衡常数Kp（Ⅰ）===　　　　（kPa）2。Kp（Ⅰ）随反应温度升高而　　　　（填“增大”“减小”或“不变”）。 （4）提高温度，上述容器中进一步发生反应2SO3（g）⇌2SO2（g）＋O2（g）（Ⅱ），平衡时p＝　　　（用p、p表示）。在929K时，p总＝84.6kPa，p＝35.7kPa，则p＝　　　　kPa，Kp（Ⅱ）＝　　　　kPa（列出计算式）。 3．[2023·新课标卷]氨是最重要的化学品之一，我国目前氨的生产能力位居世界首位。回答下列问题： （1）根据图1数据计算反应N2（g）＋H2（g）===NH3（g）的ΔH＝　　　　kJ·mol－1。 （2）研究表明，合成氨反应在Fe催化剂上可能通过图2机理进行（*表示催化剂表面吸附位，N表示被吸附于催化剂表面的N2）。判断上述反应机理中，速率控制步骤（即速率最慢步骤）为　　　　（填步骤前的标号），理由是________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 （3）合成氨催化剂前驱体（主要成分为Fe3O4）使用前经H2还原，生成α­Fe包裹的Fe3O4。已知α­Fe属于立方晶系，晶胞参数a＝287pm，密度为7.8g·cm－3，则α­Fe晶胞中含有Fe的原子数为　　　　（列出计算式，阿伏加德罗常数的值为NA）。 （4）在不同压强下，以两种不同组成进料，反应达平衡时氨的摩尔分数与温度的计算结果如下图所示。其中一种进料组成为xH2＝0.75、xN2＝0.25，另一种为xH2＝0.675、xN2＝0.225、xAr＝0.10。（物质i的摩尔分数：xi＝） 　 ①图中压强由小到大的顺序为　　　　，判断的依据是________________________________________________________________________ ______