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押新高考卷第18题
化学反应原理综合题
化学反应原理综合题一般取材于能源、环境保护、化工生产等情境,题目围绕个主题,将热化学、化学反应速率、电化学及三大平衡知识融合在一起进行考查每个小题相对独立;题目中结合图像、表格、数据、装置等信息,考查考生的阅读、读图、分析归纳能力,试题的难度较大。涉及化学反应速率、化学平衡及其影响因素、化学反应中的能量转化、盖斯定律及其应用、热化学方程式的书写、原电池和电解池原理及其电极反应式的书写水溶液中的离子平衡等知识。各个小题又相对比较独立题目的综合性强,化学信息较多,设问角度灵活多变,侧重考查考生接收整合信息的能力和应用化学知识解决实际问题的能力。
1.(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数据计算反应的_______。
(2)研究表明,合成氨反应在催化剂上可能通过图2机理进行(*表示催化剂表面吸附位,表示被吸附于催化剂表面的)。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)使用前经还原,生成包裹的。已知属于立方晶系,晶胞参数,密度为,则晶胞中含有的原子数为_______(列出计算式,阿伏加德罗常数的值为)。
(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,另一种为。(物质i的摩尔分数:)
①图中压强由小到大的顺序为_______,判断的依据是_______。
②进料组成中含有惰性气体的图是_______。
③图3中,当、时,氮气的转化率_______。该温度时,反应的平衡常数_______(化为最简式)。
2.(2023·山东卷)一定条件下,水气变换反应的中间产物是。为探究该反应过程,研究水溶液在密封石英管中的分子反应:
Ⅰ.
Ⅱ.
研究发现,在反应Ⅰ、Ⅱ中,仅对反应Ⅰ有催加速作用;反应Ⅰ速率远大于反应Ⅱ,近似认为反应Ⅰ建立平衡后始终处于平衡状态。忽略水电离,其浓度视为常数。回答下列问题:
(1)一定条件下,反应Ⅰ、Ⅱ的焓变分别为、,则该条件下水气变换反应的焓变_____(用含的代数式表示)。
(2)反应Ⅰ正反应速率方程为:,k为反应速率常数。温度下,电离平衡常数为,当平衡浓度为时,浓度为_____,此时反应Ⅰ应速率_____(用含和k的代数式表示)。
(3)温度下,在密封石英管内完全充满水溶液,使分解,分解产物均完全溶于水。含碳物种浓度与反应时间的变化关系如图所示(忽略碳元素的其他存在形式)。时刻测得的浓度分别为,反应Ⅱ达平衡时,测得的浓度为。体系达平衡后_____(用含y的代数式表示,下同),反应Ⅱ的平衡常数为_____。
相同条件下,若反应起始时溶液中同时还含有盐酸,则图示点中,的浓度峰值点可能是_____(填标号)。与不同盐酸相比,达浓度峰值时,浓度_____(填“增大”“减小”或“不变”),的反应_____(填“增大”“减小”或“不变”)。
3.(2023·湖北卷)纳米碗是一种奇特的碗状共轭体系。高温条件下,可以由分子经过连续5步氢抽提和闭环脱氢反应生成。的反应机理和能量变化如下:
回答下列问题:
(1)已知中的碳氢键和碳碳键的键能分别为和,H-H键能为。估算的_______。
(2)图示历程包含_______个基元反应,其中速率最慢的是第_______个。
(3)纳米碗中五元环和六元环结构的数目分别为_______、_______。
(4)1200K时,假定体系内只有反应发生,反应过程中压强恒定为(即的初始压强),平衡转化率为α,该反应的平衡常数为_______(用平衡分压代替平衡浓度计算,分压=总压×物质的量分数)。
(5)及反应的(为平衡常数)随温度倒数的关系如图所示。已知本实验条件下,(R为理想气体常数,c为截距)。图中两条线几乎平行,从结构的角度分析其原因是_______。
(6)下列措施既能提高反应物的平衡转化率,又能增大生成的反应速率的是_______(填标号)。
a.升高温度 b.增大压强 c.加入催化剂
4.(2023·湖南卷)聚苯乙烯是一类重要的高分子材料,可通过苯乙烯聚合制得。
Ⅰ.苯乙烯的制备
(1)已知下列反应的热化学方程式:
①
②
③
计算反应④的_______;
(2)在某温度、下,向反应器中充入气态乙苯发生反应④,其平衡转化率为50%,欲将平衡转化率提高至75%,需要向反应器中充入_______水蒸气作为稀释气(计算时忽略副反应);
(3)在、下,以水蒸气作稀释气。作催化剂,乙苯除脱氢生成苯乙烯外,还会发生如下两个副反应:
⑤
⑥
以上反应体系中,芳香烃产物苯乙烯、苯和甲苯的选择