综合03 化学反应原理压轴和无机实验综合18题（湖北专用） -【好题汇编】备战2024-2025学年高二化学下学期期末真题分类汇编

综合03 化学反应原理压轴和无机实验综合18题 考向1 化学反应原理压轴题 1．（23-24高二下·湖北十堰·期末）CO2催化加氢可以制HCOOH、等，在减少CO2排放的同时可生产出高附加值的化学品。涉及的反应有： 反应Ⅰ：     反应Ⅱ：     反应Ⅲ：     (1)请根据以上信息计算：反应Ⅲ的 ， （用含、的代数式表示）。 (2)在某催化剂作用下，CO2催化加氢制CH3OH的反应历程如下。 该历程中的最大能垒（活化能）为 eV，对应步骤的反应为 。 (3)不同催化剂作用下，加氢制CH3OH反应的（k为速率常数）随温度的关系如图所示。已知，其中为活化能，C为截距。 催化效果较好的催化剂为 。 (4)T℃下，将1 mol CO2和3 mol H2通入容积为2 L的恒容密闭容器中仅发生反应Ⅰ和Ⅱ，经过5 min，各反应达到平衡状态，此时测得容器中。 ①下列叙述不能证明反应Ⅰ达到化学平衡状态的是 （填标号）。 A．容器内压强不变        B．混合气体的密度不变 C．混合气体的平均相对分子质量不变    D．混合气体中H2的浓度不变 ②0～5 min内， ，该温度下CH3OH的选择性 ，反应Ⅰ的平衡常数K= 。 (5)甲醇是优质的清洁燃料，可制作燃料电池，其工作原理如下： 若外电路转移的电子数为，则理论上消耗a的质量为 g。 【答案】(1) (2)1.41 (3) (4)B 0.2 75% 7.2 (5)16 【解析】（1）由盖斯定律可知， 反应III=反应I-反应II，则反应III的，； （2）由反应历程图可知，该历程中的最大能垒（活化能）=0.67+0.74=1.41eV，对应步骤的反应为； （3）由图可知，以Cu/CeOr/TiO2作催化剂时，反应的活化能最小，根据公式得，速率常数最大，反应速率最大，则Cu/CeOr/TiO2催化效果最好； （4）①由于反应I和Ⅱ涉及到气体物质的量的变化，因此当容器内压强保持不变时，可以推断反应体系中各物质的物质的量不再发生变化，即反应达到平衡状态，A正确。在容积为2L的恒容密闭容器中，容器的体积不变，气体的总质量在反应过程中也不变（根据质量守恒定律），因此混合气体的密度始终保持不变，B错误；平均相对分子质量是混合气体中各组分相对分子质量的平均值，在反应过程中，各组分的物质的量发生变化，当混合气体的平均相对分子质量保持不变时，反应达到平衡状态，C正确；反应过程中H2的浓度会随着反应的进行而发生变化。当H2的浓度保持不变，反应达到平衡状态，D正确；②设反应I消耗的CO2为xmol，反应II消耗的CO2为ymol，建立以下平衡关系：，，根据n[CO2(g)]:n[HCOOH(g)]:n[H2O(g)]=1:1:3得，n[CO2(g)] :n[H2O(g)]=1:3，则y：x=1:3，n[CO2(g)]:n[HCOOH(g)]=1:1，则1-x-y=y，解得x=0.6，y=0.2，则化学平衡为，，则；该温度下CH3OH的选择性；反应Ⅰ的平衡常数； （5）由工作原理可知，氢离子向电极d移动，则电极d为正极，电极c为负极，酸性条件下电极c反应式为，若外电路转移的电子数为3NA，则理论上消耗a的物质的量为0.5mol，则理论上消耗a的质量为0.532=16g； 2．（23-24高二下·湖北武汉·期末）我国提出2060年前实现碳中和，通过“CO2→高附加值产品”的工艺路线，可有效实现CO2的资源化利用。请回答下列问题： (1)CO2—CH4通过催化重整反应转化为合成气(CO、H2)时发生下列反应： 水蒸气重整：   水煤气变换：   写出CO2—CH4通过催化重整反应的热化学方程式 ，该反应在 (填“高温”、“低温”或“任意温度”)下能自发进行。 (2)CO2在一定条件下催化加氢生成CH3OH，主要反应如下： 反应I．   反应Ⅱ．   反应Ⅲ．   在2L恒容密闭容器中充入4.0molCO2和10.6molH2，测得反应进行相同时间后，有关物质的物质的量随温度变化如图所示： ①该催化剂在较低温度时主要选择反应 (填“I”“ Ⅱ”或“Ⅲ”)。研究发现，若温度过高，三种含碳产物的物质的量会迅速降低，其主要原因可能是 。 ②在一定温度下达到平衡，此时CO2的转化率为70%。测得容器中部分物质的含量为，。则该温度下反应Ⅰ的平衡常数 (结果保留两位小数)。 ③对于上述CO2加氢合成CH3OH的体系，下列说法正确的是 (填标号)。 A．增大H2浓度有利于提高CO2的转化率 B．若气体的平均相对分子质量保持不变，说明反应体系已达平衡 C．选用合适的催化剂可以提高CH3OH在单位时间内的产量 (3)科学家利用电化学装置实现CO2和CH4两种分子的耦合转化，其原理如图所示。若生成的乙烯和乙烷的体积比为2∶1，则阳极的电极反应式为 。 【答案】(1)   高温 (2)Ⅱ 温度升高，催化剂活性降低 1.92L2/mol2 ABC (3) 【解析】（1）甲烷催化重整的化学反应方程式为：，根据盖斯定律计算，①-②得到该反应，，故催化重整反应的热化学方程式为：，该反应为吸热反应，在高温条件下能自发进行； （2）①由图可知，该催化剂在较低温度时，主要发生生成甲烷的反应，即主要发生反应Ⅱ；若温度过高，催化剂活性降低，三种含碳化合物产量会迅速降低； ②转化的n(CO2)=4.0mol×70%=2.8mol，根据C原子守恒，可知n()+n()+2n()=2.8mol，代入数据，故n()=1.0mol，甲醇、甲烷、乙烯的浓度分别为0.5mol/L、0.1 mol/L、0.4 mol/L ，据此列三段式： ； ③A．增大H2浓度，化学平衡正向移动，因此有利于提高CO2的转化率，A正确； B．在上述三个反应中，反应1、 2、3都是气体体积减小的反应，反应混合物都是气体，当气体的平均相对分子质量保持不变时，气体的物质的量不变，说明反应体系已达平衡，B正确； C．选用合适的催化剂可以加快化学反应速率，提高CH3OH在单位时间内的产量，C正确； 故选ABC； （3）由图可知，电极B为电解池的阳极，在氧离子作用下，甲烷在阳极失去电子发生氧化反应生成乙烯、乙烷和水，若生成的乙烯和乙烷的体积比为2∶1，由碳原子的原子个数守恒可得甲烷、乙烯和乙烷的体积比为6∶2 ∶1，则电极反应式为：。 3．（23-24高二下·湖北武汉·期末）咖啡的烘焙过程中会有的蔗糖转变成甲酸和醋酸，但烘焙过程中产生的有机烃类物质对人体健康造成隐患，因此需严格控制有害物质的生成。回答下列问题： (1)烘焙过程中需要控制进气的多少来减少有害物质的产生，相关反应如下： ①   ②   ③   则咖啡中的蔗糖彻底转化为甲酸、醋酸和二氧化碳的热化学反应方程式为 。 (2)咖啡烘焙的过程中可能生成，咖啡中的氨基酸可能生成、、造成食品安全隐患，因此可利用催化剂在烘焙过程中进行降解转化：    向容积均为的甲(温度为)、乙(温度为)两个恒容密闭容器中分别充入和。反应过程中两容器内的物质的量浓度随时间的变化关系如图所示： ① (填“>”或“<”)。 ② 0(填“>”或“<”)。 ③甲容器中，平衡时的转化率为 。 (3)烘焙过程中可能产生的、和可还原为和，反应原理是  ，实际生产中反应温度不宜过高的原因是 。 (4)电化学气敏传感器可用于检测环境中的含量，其工作原理如图所示。 ①反应消耗的与的物质的量之比为 。 ②a极的电极反应式为 。 【答案】(1)   (2)＞ ＜ 30% (3)该反应是放热反应，升高温度，平衡逆向移动，不利于反应物的转化，故反应温度不宜过高 (4)3：4 【解析】（1）由盖斯定律可知，反应①+反应②+反应③可以得到目标反应，则，则咖啡中的蔗糖彻底转化为甲酸、醋酸和二氧化碳的热化学反应方程式为  ，故答案为：  ； （2）①由图可知，先拐先平温度大，则＞，故答案为：＞； ②升高温度，二氧化碳浓度下降，则升温平衡左移，正反应是放热反应，，故答案为：＜； ③，则NO的转化率为，故答案为：30%； （3）该反应是放热反应，升高温度，平衡逆向移动，不利于反应物的转化，故反应温度不宜过高，故答案为：该反应是放热反应，升高温度，平衡逆向移动，不利于反应物的转化，故反应温度不宜过高； （4）①电池总反应为，反应消耗的与的物质的量之比为3：4，故答案为：3：4； ②电极a为负极，发生氧化反应，且溶液中OH-向该电极移动，故电极反应为：。故答案为：。 4．（23-24高二下·湖北咸宁·期末）氢气是一种清洁能源，氢气的制取与储存是氢能源利用领域的研究热点。 (1)已知在25℃和101kPa时存在下列反应： ① ② ③ 已知：标准摩尔生成焓是指在25℃和101kPa时，由元素最稳定的单质生成1mol纯化合物的焓变，如上述反应②可表示为的标准摩尔生成焓。请写出表示乙烷标准摩尔生成焓的热化学方程式 。 (2)在一容积为2L的密闭容器中，CO和初始物质的量均为2mol，在一定条件下发生反应，测得CO的平衡转化率与温度、压强关系如图所示： ①下列说法能说明该反应在上述条件下达到平衡状态的是 (填字母)。 A．体系的密度不再发生变化 B．断裂2molH—H键的同时生成2molC=O键 C．各组分的物质的量浓度不再改变 D．体系的气体的平均相对分子质量不再发生变化 E．体积分数： ②由图可知，压强p3 p1 (填“>”或“<”)，原因是 。压强为时，升高温度，反应的平衡常数将 (填“增大”、“减小”或“不变”)。 ③温度为1100℃、压强为时，平衡常数K为 。 ④在一定温度、的初始条件下，该反应达到平衡后体系的压强变为100kPa，则CO的平衡转化率为 。 (3)固体氧化物甲烷燃料电池以固体氧化锆—氧化钇为电解质，这种固体电解质在高温下允许氧离子()在其间通过。该电池的工作原理如图所示，其中多孔电极a、b均不参与电极反应。则b区发生的电极反应式为 。 【答案】(1) (2)CD < 该反应为气体体积减小的反应，温度一定时，增大压强，平衡正向移动，CO的平衡转化率增大 减小 100 75％ (3) 【解析】（1）①   ②   ③   根据盖斯定律得乙烷标准摩尔生成焓的热化学方程式   ，故答案为：； （2）①气体总质量不变，容器体积不变，气体密度是恒量，体系的密度不再发生变化，反应不一定平衡，故不选A；断裂2mol H—H键的同时生成2mol C＝O键，不能判断正逆反应速率相等，反应不一定平衡，故不选B；反应达到平衡，各物质浓度不再改变，各组分的物质的量浓度不再改变，反应一定达到平衡状态，故C正确；气体总质量不变，气体总物质的量减小，平均相对分子质量增大，体系的气体的平均相对分子质量不再发生变化，反应一定达到平衡状态，故D正确；体积分数，不能判断浓度是否还发生改变，反应不一定平衡，故不选E；故答案为：CD； ②该反应为气体体积减小的反应，温度一定时，增大压强，平衡正向移动，CO的平衡转化率增大，故压强。压强为时，升高温度，CO转化率降低，平衡逆向移动，反应的平衡常数将减小，故答案为：＜；该反应为气体体积减小的反应，温度一定时，增大压强，平衡正向移动，CO的平衡转化率增大；减小； ③只要温度相同，K就相同，所以利用温度为1100℃、压强为时来计算K，CO平衡转化率为80％，              x点的平衡常数K为，故答案为：100； ④在一定温度、的初始条件下，该反应达到平衡后体系的压强变为100kPa， 设CO减少了2x mol/L，即 则，，所以CO的平衡转化率为，故答案为：75% （3）固体氧化物甲烷燃料电池以固体氧化锆—氧化钇为电解质，这种固体电解质在高温下允许氧离子（），在其间通过。该电池的工作原理如图所示，其中多孔电极a、b均不参与电极反应。根据图示，b区甲烷失电子生成二氧化碳、水，则b区发生的电极反应式为，故答案为：。 5．（22-23高二下·湖北恩施·期末）当前，实现碳中和已经成为全球的广泛共识，化学科学在此过程中发挥着至关重要的作用。 (1)一种将二氧化碳催化合成甲醇的技术原理为  。 ①一定条件下，将和充入某恒温恒容密闭容器中发生上述反应，下列能说明反应达到平衡状态的是 。 A．的消耗速率与的消耗速率相等 B．的体积分数保持不变 C．混合气体的密度保持不变 D．混合气体的平均相对分子质量保持不变 ②设平衡体系中甲醇的物质的量分数为。若控制初始投料比，使反应在不同条件下达到平衡。测得下的关系和下的关系如图1所示，则图中表示下的关系的曲线是 (填“a”或“b”)。通过变化趋势说明该反应的 0(填“=”、“”或“”)。当时，的平衡转化率a为 (保留三位有效数字)％。    (2)也可以转化为重要的工业原料乙烯。已知298K时，有关物质的相对能量如图2所示，则与反应生成、CO和液态水的热化学方程式为 。 (3)辅助的电池电容量大，能有效利用，其工作原理如图3所示。其中，离子液体是优良的溶剂，具有导电性；电池反应产物为重要的化工原料。此电池的正极区总反应式为 ，反应过程中的作用是 。    【答案】(1)ABD a < 18.2 (2)   (3) 正极反应的催化剂 【解析】（1）①A．的消耗速率与的消耗速率相等，则正逆反应速率相等，反应达到平衡，A正确； B．该反应为体积减小的反应，的体积分数保持不变，其浓度保持不变，能说明反应达到平衡，B正确； C．反应前后均为气体，且在恒容密闭容器中发生，混合气体的平均密度始终保持不变，则不能作为反应达平衡的依据，C错误； D．该反应为体积减小的反应，混合气体的平均相对分子质量保持不变表示气体总物质的量保持不变，反应达到平衡，D正确； 故选ABD； ②反应，压强增大平衡向右移动，所以温度不变时，压强越大越大，表示下的关系的曲线是a，则曲线b表示，根据图示可知：升高温度，甲醇的产率降低，说明升高温度，化学平衡逆向移动，逆反应为吸热反应，则该反应的正反应为放热反应，所以ΔH＜0，设当时，甲醇的物质的量为x摩尔， ， 当平衡时时，，解得x= mol，平衡时CO2的转化率α= ，答案为：AD，a，<，18.2； （2）结合图像，反应的热化学方程式为：，ΔH = ，答案为： ； （3）铝电极失去电子，则电池的负极为Al，电解质为氯化铝离子液体，所以Al失电子应转化为Al3+，铝电极的电极反应为：，正极发生分步反应，对应的电极反应为：、，总反应为：，氧气在第一步被消耗，又在第二步生成，所以氧气为正极反应的催化剂，答案为：，正极反应的催化剂。 6．（22-23高二下·湖北·期末）乙二醛又名草酸醛，在医药、石化、轻工等方面有广泛的用途。 Ⅰ．乙二醛可由乙醛硝酸氧化法制备。研究其他条件不变时，仅改变一个条件对乙二醛制备的影响，获得如下数据。 表格：其他条件相同时，NaNO2的量对反应的影响 NaNO2用量(g) 乙醛转化率(%) 乙二醛 选择性(%) 收率(%) 0.5 65.2 75.9 49.5 0.2 72.9 65.6 47.8 0.1 71.5 68.1 48.7 0 59.5 4.6 2.7 (1)硝酸氧化法时硝酸的还原产物是NO，写出制备乙二醛的方程式： 。 (2)图1中45℃财应的曲线为 ，b曲线温度下，0~ 60min内，用乙醛表示的平均反应速率约为 mol/(L·h)(保留2位有效数字)。    (3)根据表格知，添加适量NaNO2做催化剂时，乙二醛的选择性和收率明显增加，结合乙二醛的化学性质，推测NaNO2能提高反应选择性和收率的原因为 。 Ⅱ．乙醛酸(  )是非常重要的化工产品，工业上用“双极室成对电解法”制备乙醛酸，装置原理如图，回答下列问题：    (4)写出阳极的电极反应式 ； (5)写出阳极室生成乙醛酸的离子方程式 ； (6)“双极室成对电解法”的另一原料为乙二酸，可通过来自石油化工的乙烯合成，请结合高中化学教材知识，设计出乙烯合成乙二酸的全合成路线(要求：原子利用率尽可能最高，合成路线尽可能最短，无机试剂任选) 。 【答案】(1) (2)a 1.0 (3)可以防止硝酸将乙二醛进一步氧化 (4)2Br--2e-=Br2 (5) (6)   【解析】（1）硝酸氧化法是硝酸将乙醛氧化为乙二醛，硝酸被还原为NO，所以制备乙二醛的方程式为； （2）温度越高，化学反应速率越快，根据先拐先平数值大，可知45℃对应的曲线应为曲线a；根据曲线b图示坐标信息，内的平均反应速率v=1.0mol·L-1÷1h=1.0mol/(L·h)； （3）硝酸具有强氧化性，使得乙二醛被氧化为乙二酸，从而导致乙二醛的选择性及收率均极低，NaNO2具有还原性，可以防止乙二醛被氧化为乙二酸，从而提高反应选择性和收率； （4）题给装置通电时，乙二酸被还原为乙醛酸，因此铅电极为阴极，石墨电极为阳极，阳极上Br－被氧化为Br2，Br2将乙二醛氧化为乙醛酸，所以阳极的电极反应式为2Br--2e-=Br2； （5）在阳极室，Br2将乙二醛氧化为乙醛酸，所以生成乙醛酸的方程式为； （6）乙烯在催化剂、加热条件下与氧气反应生成环氧乙烷，环氧乙烷可与水反应生乙二醇，乙二醇可被氧化为乙二酸，所以由乙烯合成乙二酸的合成路线为。 7．（22-23高二下·湖北荆门·期末）回答下列问题： I．化石燃料燃烧过程中形成和等污染物，利用脱除的研究获得了广泛关注。在催化剂作用下，与的反应为。回答下列问题： (1)已知： 则 (2)向某刚性容器中加入、和催化剂，测得平衡时的体积分数随温度和压强的关系如图1所示。    ①下列叙述不能说明反应已经达到平衡状态的是 (填标号)。 A．断裂的同时生成 B．压强不再变化 C．混合气体的密度不再变化 D．的体积分数不再变化 ②压强 (填“>”或“<”，下同)，a、b两点的平衡常数 。 (3)已知Arrhenius经验公式为(Ea为活化能，k为速率常数，R和C为常数)，为探究m、n两种催化剂的催化效能进行了实验探究，获得如图2曲线。从图中信息获知催化效能较高的催化剂是 (填“m”或“n”)。    Ⅱ．在催化剂作用下，通过电催化还原为、等物质被认为是一种具有前景的利用的方式。 (4)催化剂中引入能够提高它的选择性。的价电子排布式为，其在元素周期表中的位置为 。 (5)写出在酸性介质中电催化还原为的电极反应式 。 【答案】(1) (2)C < > (3)n (4)第六周期第VA族 (5) 【解析】（1）① ② 根据盖斯定律①-②得 ΔH= -558 kJ·mol-1-180kJ·mol-1=-738kJ·mol-1； （2）①A．断裂的同时生成4mol C=O，不能判断正逆反应速率是否相等，反应不一定平衡，故不选A； B．反应前后气体系数和不同，压强是变量，压强不再变化，反应一定达到平衡状态，故不选B； C．反应前后气体总质量不变、容器体积不变，密度是恒量，混合气体的密度不再变化，反应不一定平衡，故选C； D．随反应进行，CO2的体积分数增大，若CO2的体积分数不再变化，反应一定达到平衡状态，故不选D； 选C。 ②正反应气体系数和减小，增大压强平衡正向移动，CO2的体积分数增大，压强p1<p2；正反应放热，升高温度，平衡逆向移动，平衡常数减小，所以a、b两点的平衡常数Ka>Kb。 （3）根据图示，直线n较m平缓，可知Ea小，反应速率快，所以催化效率高的是n； （4）由的价电子排布式为可知，其在元素周期表中的位置为第六周期第VA族； （5）CO2在酸性价质中电催化还原为HCOOH，即CO2得电子变成HCOOH，反应为。 8．（22-23高二下·湖北·期末）钛是一种性能非常优越的金属，有着广泛的应用，有人说“21世纪将是钛的世纪”黄冈市有着储量可观的金红石(TiO2)矿，可作为钛冶炼的原料，但因选矿等原因，目前未大规模开发利用，故金红石矿的高效综合利用是黄冈市亟待攻克的重点课题。 Ⅰ．浮选是金红石选矿中常用的方法，油酸是浮选中良好的捕获剂和发泡剂。其原理为：金红石表面解离的Ti4+在水溶液中水解形成羟基化合物[Ti(OH)2]2+和[Ti(OH)3]+，络合在金红石表面成为浮选的活性点，再被油酸电离的C17H33COO-捕获，从而使金红石疏水上浮。 (1)油酸可由高级脂肪酸甘油酯制得，试写出三油酸甘油酯发生皂化反应的方程式 。 (2)浮选时需控制pH在6~8之间，试分析其原因，pH过低时 ，pH过高时 。 Ⅱ．经浮选后的金红石精矿粉(主要成分为TiO2，含有少量Al2O3、SiO2、FeO、Fe2O3等杂质)制备金属钛的工艺如下：    (3)操作①②的作用是 ，操作③④的作用是 。 (4)过程⑤称为“碳氯化”，将钛由氧化物转化为氯化物，试写出该反应的化学方程式 。 (5)物质B可以通过 (填工艺名称)，实现物质循环利用。 (6)保持100 kPa下，将TiO2、C、Cl2以物质的量比1：2.2：2进行“碳氯化”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C(s)+CO2(g)2CO(g)的平衡常数Kp(1400℃)= 。 ②图中显示，在200℃平衡时TiO2几乎完全转化为TiCl4，但实际生产中反应温度却远高于此温度，其原因 。 【答案】(1)  +3NaOH→  +3C17H33COONa (2)Ti4+难以水解形成羟基化合物或“油酸难以电离出C17H33COO-” Ti的羟基化合物会进一步形成氢氧化物沉淀 (3)除Al2O3、SiO2 除FeO、Fe2O3 (4)TiO2+2C+2Cl22CO+TiCl4 (5)熔融电解或“电解”或“电解法” (6)720 kPa 为了提高反应速率，在相同时间内得到更多的产品，提高效益 【分析】根据金红石矿所含成分以及流程目的，氧化铝为两性氧化物，二氧化硅为酸性氧化物，FeO、Fe2O3为碱性氧化物，粉碎后，加入浓NaOH溶液，发生Al2O3+2NaOH=2NaAlO2+H2O、SiO2+2NaOH=Na2SiO3+H2O，过滤除去硅元素和氯元素，滤渣为TiO2、FeO、Fe2O3，加入稀硫酸，FeO、Fe2O3与稀硫酸反应生成Fe2+、Fe3+，过滤除去，滤渣为TiO2，反应⑤得到可燃性气体，该气体为CO，即反应⑥的方程式为2C+TiO2+2Cl22CO+TiCl4，TiCl4与Mg在惰性气体中反应生成Ti，据此分析； 【解析】（1）三油酸甘油酯化学式为  ，与氢氧化钠反应生成油酸钠和甘油：  +3NaOH→  +3C17H33COONa。 （2）pH值小于6时：氢离子浓度过高，油酸钠很难电离出C17H33COO-，Ti4+难以水解形成羟基化合物；pH值大于8时：氢氧根浓度过高，Ti的羟基化合物会进一步形成氢氧化物沉淀。 （3）氢氧化钠可以与Al2O3、SiO2反应生成偏铝酸钠和硅酸钠，通过过滤除去Al2O3、SiO2。 FeO、Fe2O3和稀硫酸反应生成相应的硫酸盐，过滤出去。 （4）过程⑤称为“碳氯化”，将钛由氧化物转化为氯化物，试写出该反应的化学方程式：TiO2+2C+2Cl22CO+TiCl4。 （5）物质B为，电解熔融状态下的可以获得氯气，通入“碳氯化”循环利用，获得镁参与反应⑥得到钛单质。 （6）根据题图，由于此反应装置为恒压装置，=0.6×100kPa=60kPa，=0.05×100kPa=5kPa，结合方程式可知：。 在200℃平衡时TiO2几乎完全转化为TiCl4，但实际生产中反应温度却远高于此温度，其原因：为了提高反应速率，在相同时间内得到更多的产品，提高效益。 9．（22-23高二下·湖北武汉·期末）化学反应与能量变化是化学家研究的永恒话题。回答下列问题： (1)氢气是理想的绿色能源。在101 kPa下，1 g氢气完全燃烧生成液态水放出142.9 kJ的热量，则表示氢气燃烧热的热化学方程式为 。 (2)一定温度、催化剂条件下，向容积为2 L的恒容密闭容器中充入4 molCO和6 mol NO，发生反应，起始压强为p0 kPa。10 m in末反应达到平衡，此时容器内压强变为起始时的。 ①判断该反应达到平衡状态的标志是 (填标号)。 a．CO、NO、CO2、N2浓度之比为2：2：2：1 b．容器内气体的压强不变 c．容器内混合气体的密度保持不变 d．容器内混合气体的平均摩尔质量保持不变 e．CO2的生成速率和CO的生成速率相等 ②时间内，CO的平均反应速率为 mol/(L·min)。该反应的压强平衡常数Kp= kPa-1(用分压代替浓度计算，分压=总压×物质的量分数。用含的代数式表示)。 ③若在相同时间内测得NO的转化率随温度的变化曲线如图甲所示，NO的转化率在650℃～900℃之间急剧下降的原因是 。    (3)有机物的电化学合成是目前研究的热点之一，我国学者利用双膜三室电解法合成了ClCH2CH2Cl，该方法的优点是能耗低、原料利用率高，同时能得到高利用价值的副产品，其工作原理如图乙所示。    ①气体X为 ，膜Ⅰ适合选用 (填“阳离子”或“阴离子”)交换膜。 ②稳定工作时CuCl2溶液的浓度 (填“增大”“减小”“不变”“无法判断”)。 ③若制得2 mol ClCH2CH2Cl，饱和食盐水质量减小 g。 【答案】(1)H2(g)+O2(g)=H2O(l)  △H=-285.8 kJ/mol (2)bde 0.1 催化剂的催化活性大大降低 (3)H2 阴离子 不变 234 【解析】（1）在101 kPa下，1 g氢气完全燃烧生成液态水放出142.9 kJ的热量，则1 mol H2完全燃烧产生1 mol 液态H2O放出热量Q=2×142.9 kJ=285.8 kJ，故表示氢气燃烧热的热化学方程式为：H2(g)+O2(g)=H2O(l) △H=-285.8 kJ/mol； （2）①a．CO、NO、CO2、N2浓度之比为2：2：2：1为转化的物质的物质的量浓度之比，平衡时相应物质的物质的量浓度之比与反应条件及开始加入的反应物的物质的量有关，不能据此判断反应是否达到平衡状态，a错误； b．该反应在恒温、恒容密闭容器中进行，反应前后气体的物质的量发生改变，若容器内气体的压强不变，则气体的物质的量不变，反应达到平衡状态，b符合题意； c．反应在恒容密闭容器中进行，气体的质量不变；反应混合物都是气体，则气体的质量不变，故容器内混合气体的密度始终保持不变，因此不能据此判断反应是否达到平衡状态，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，若容器内混合气体的平均摩尔质量保持不变，则气体的物质的量不变，反应达到平衡状态，d符合题意； e．CO2的生成速率和CO的生成速率相等，则反应体系中物质的浓度不变，反应达到平衡状态，e符合题意； 故合理想象是bde； ②在反应开始时气体的总物质的量为n(总)始=4 mol+6 mol=10 mol，开始试体系压强为p0，由于反应在恒温恒容密闭容器中进行，气体的物质的量的比等于体系的压强之比，故根据10 min末平衡时气体总压强为开始时压强的，可知平衡时气体的总物质的量为9 mol，反应达到平衡时气体物质的量减少了1 mol气体。根据方程式中物质反应转化关系可知：反应后气体物质的量会减少1 mol，有2 mol CO发生反应，故在0～10 min内用CO的浓度变化表示的平均反应速率v(CO)==0.1 mol/(L·min)； 在反应开始时n(CO)=4 mol，n(NO)=6 mol，n(CO2)=n(NO)=0，反应达到平衡时消耗CO的物质的量是2 mol，根据物质反应转化关系可知平衡时n(CO)=2 mol，n(NO)=4 mol，n(CO2)=2 mol，n(N2)=1 mol，n(总)平衡=9 mol，各种气体的平衡分压分别是：p(CO)=、p(NO)=、p(CO2)=、p(N2)=，故该反应的压强平衡常数Kp=； 该反应使用了催化剂，任何催化剂的催化活性都有一定的温度限制，根据图示可知NO的转化率在650℃～900℃之间急剧下降的原因是在该温度范围内催化剂的催化活性大大降低，导致NO不能更快的反应转化为生成物，因此使其转化率降低； （3）由图可知：该装置为电解池，左侧电极上CuCl发生失电子的氧化反应生成CuCl2，故左边电极为阳极，阳极反应式为CuCl-e-+C1- =CuCl2，阳极区反应为CH2=CH2+CuCl2=ClCH2CH2Cl，右侧电极为阴极，阴极反应式为2H2O+2e-=2OH-+ H2↑，则气体X为H2，阳极消耗Cl-，阴极生成OH-，则膜Ⅰ为阴离子交换膜、膜Ⅱ为阳离子交换膜，总反应为CH2=CH2+2C1-+2H2OClCH2CH2Cl+H2↑+2OH-，结合电子守恒分析解答。 ①根据上述分析可知：气体X是H2，左边电极为阳极，反应消耗Cl-，为维持电荷守恒，应该使阴离子进入左边电极室，故膜Ⅰ为阴离子交换膜； ②电池总反应为：CH2=CH2+2C1-+2H2OClCH2CH2Cl+H2↑+2OH-，CuCl2为催化剂，则稳定工作时溶液的浓度应该保持不变； ③阳极反应式为CuCl-e- +C1-=CuCl2，阳极区反应为CH2= CH2+2CuCl2=ClCH2CH2C1+ 2CuC1，则制备l mol C1CH2CH2C1时转移2 mol电子，同时转移2 mol Na+和2 mol C1-，即消耗2 mol NaCl，故此时饱和食盐水质量减小为△m=2 mol ×58.5 g/mol=l17 g，制得2 mol ClCH2CH2Cl，饱和食盐水质量减小234g。 10．（22-23高二下·湖北武汉·期末）氢能源是最具应用前景的能源之一，高纯氢的制备是目前的研究热点。甲烷水蒸气催化重整是制备高纯氢的方法之一。 Ⅰ．一种利用太阳能催化该反应的原理如图1所示，以气体分压(单位为kPa)表示的各步反应的平衡常数()与温度(T)变化关系如图2所示。    (1)根据图1分析该反应的催化剂为 。 (2)甲烷水蒸气重整制氢反应的 0(填“>”“<”或“=”)，该反应在 (填“高温”或“低温”)条件下容易自发进行。 Ⅱ．甲烷水汽重整反应是我国主要的制氢技术，有关反应如下： 反应ⅰ：  ； 反应ⅱ：  。 (3)对于反应ⅰ，下列叙述正确的是___________(填标号)。 A．恒温、恒容条件下，加入水蒸气，活化分子百分数增大，反应速率增大 B．升高温度，活化分子百分数增大，有效碰撞频率增大，反应速率增大 C．恒温、恒容条件下，加入惰性气体，压强增大，的平衡转化率减小 D．加入合适的催化剂，同时降低反应温度，能实现单位时间内转化率不变 (4)一定温度下，向恒容密闭反应器中通入和，起始时和的分压分别为、，发生反应ⅰ和反应ⅱ。反应进行时达到平衡状态，此时、的分压分别为、。 ①的平衡分压为 MPa(用含m，n的代数式表示，下同)。 ②反应ⅱ的 (用平衡时各物质的分压代替物质的量浓度)。 ③复合载氧体可以氧化甲烷制取合成气(、)，如图为350℃时载氧体的质量与时间的关系[一定条件下有积碳反应发生，反应ⅲ：或反应ⅳ：]。    从开始到的时候，曲线呈下降趋势的原因主要是甲烷还原载氧体，载氧体失去氧而出现失重的情况；反应在时，出现了一个短暂的小平台，其主要的原因是 。 【答案】(1)NiFe2O4 (2)> 高温 (3)BD (4)3-m-2n 复合载氧体失去氧的质量与积碳的质量相等 【解析】（1）根据图1的第I步消耗NiFe2O4，第II步反应又生成，，反应过程中参与反应但质量不发生变化，则该反应的催化剂为NiFe2O4； （2）反应是气体分子数增加的反应，则体系中混乱度增大即>0，根据盖斯定律可知第I步反应加上第II步反应可得甲烷水蒸气重整制氢反应，则K=KI×KII，根据图2可知K随着温度的升高而增大，该反应是吸热反应即>0，根据自发反应的判据>0，该反应在高温条件下容易自发进行； （3）A．恒温、恒容条件下，加入水蒸气，活化分子和分子总数同时增大，则活化分子百分数不变，故A错误； B．升高温度，普通分子吸收能量转化为活化分子，活化分子数增大而分子总数不变，则活化分子百分数增大，有效碰撞频率增大，反应速率增大，故B正确； C．恒温、恒容条件下，加入惰性气体，各物质的浓度不变，平衡不移动，的平衡转化率不变，故C错误； D．加入合适的催化剂能降低反应的活化能，反应速率加快，同时降低反应温度会同等程度的降低反应速率，能实现单位时间内转化率不变，故D正确； 故选：BD； （4）①起始时的分压为，平衡时的分压为，说明反应ii减少的压强为，同时反应ii中CO压强减少，平衡时的分压为，说明反应i增加的CO分压为(m+n)MPa，反应i中消耗的分压为(m+n)MPa，根据起始分压为3MPa，可知的平衡分压为3-n-(m+n)=(3-m-2n)MPa； ②反应ii中H2压强增加n，反应ii中增加3×(m+n)，反应ii的三段式，反应ⅱ的=； ③反应在时，出现了一个短暂的小平台，其主要的原因是：复合载氧体失去氧的质量与积碳的质量相等。 11．（22-23高二下·湖北咸宁·期末）2030年实现“碳达峰”，2060年达到“碳中和”的承诺，体现了我国的大国风范。二氧化碳催化加氢制甲醇，有利于减少温室气体二氧化碳。回答下列问题： 二氧化碳加氢制甲醇涉及的反应可表示为： ①   ②   ③   (1)根据上述反应求：④的 。 (2)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反应④的反应历程，如图所示，其中吸附在金催化剂表面上的物种用*标注。    写出该历程中决速步骤的化学方程式： 。 (3)一体积可变的密闭容器中，在保持a MPa下，按照投料，平衡时，CO和CH3OH在含碳产物中物质的量分数及CO2的转化率随温度的变化如图所示：    ①图中m曲线代表的物质为 。 ②下列说法正确的是 (填标号)。 A．180~380℃范围内，H2的平衡转化率始终低于CO2 B．温度越高，越有利于工业生产CH3OH C．一定时间内反应，加入选择性高的催化剂，可提高CH3OH的产率 D．150~400℃范围内，随着温度的升高，CO2的反应速率先减小后增大 ③已知气体分压=气体总压×气体的物质的量分数，用平衡分压代替平衡浓度可以得到平衡常数，270℃时反应①的分压平衡常数为 (保留2位有效数字)。 (4)在一定条件下，密闭容器中加入一定量的CO、H2O(g)和催化剂仅发生反应，其速率方程为，，其中、为正、逆反应速率，、分别为速率常数，p为气体的分压。已知降低温度时，增大，调整CO和H2O初始投料比，测得CO的平衡转化率如图，A、B、C、D四点中温度由高到低的顺序是 ，在C点所示投料比下，当CO转化率达到40%时， 。    【答案】(1)—41 (2)(或) (3)CH3OH AC 0.015 (4)B>A>C>D 【解析】（1）由盖斯定律可知，反应②—③得到反应④，则反应ΔH4=ΔH2—ΔH3=(—90kJ/mol)—(—49kJ/mol)=—41kJ/mol，故答案为：—41； （2）反应的活化能越大，反应速率越慢，化学反应的反应速率取决于慢反应，由图可知，最大活化能E正=1.86eV—(—0.16eV)=2.02eV，则决速步骤的方程式为(或)，故答案为：(或)； （3）①反应①是反应④的逆反应，则反应①为吸热反应，升高温度，平衡向正反应方向移动，一氧化碳的物质的量增大反应②和③都是放热反应，升高温度，平衡均向逆反应方向移动，甲醇的物质的量减小，则升高温度时一氧化碳在含碳产物中物质的量分数增大，甲醇的在含碳产物中物质的量分数减小，所以m曲线代表的物质为甲醇，故答案为：CH3OH； ②A．起始二氧化碳和氢气的物质的量投料比为1：3，若只发生反应③，二氧化碳和氢气的转化率相同，若只发生反应①，二氧化碳的转化率大于氢气，则①、③都发生时，氢气的平衡转化率始终低于二氧化碳，故正确； B．由图可知，温度越低，甲醇在含碳产物中物质的量分数越高，说明低温越有利于工业生产甲醇，故错误； C．一定时间内反应，加入选择性高的催化剂，可以增大生成甲醇反应的反应速率，优于其他反应达到平衡，从而提高甲醇的产率，故正确； D．升高温度，活性反应速率加快，故错误； 故选AC； ③270℃时，设起始二氧化碳和氢气的物质的量分别为1mol、3mol，由图可知，二氧化碳的转化率为24%，由盖斯定律可知，反应①＋②得到反应③，则计算270℃时反应①的分压平衡常数时，只讨论反应①和反应②即可，设反应反应②生成甲醇amol，由题意可建立如下三段式： 由图可知，平衡时一氧化碳和甲醇在含碳产物中物质的量分数相等，则0.24—a=a，解得a=0.12，由三段式数据可知，反应①的平衡常数Kp=≈0.015，故答案为：0.015； （4）降低温度时，增大说明平衡向正反应方向移动，该反应为放热反应，由图可知，一氧化碳和水蒸气的投料比相同时，B点一氧化碳的转化率小于A点，则B点温度高于A点；增大一氧化碳和水蒸气的投料比相当于增大一氧化碳的浓度，平衡向正反应方向移动，但一氧化碳的转化率减小，若温度相同时，A点一氧化碳的转化率应最大、D点一氧化碳的转化率应最小，由图可知，A点一氧化碳的转化率最小、D点一氧化碳的转化率最大，说明A点的反应温度最高、点反应温度最小，则A、B、C、D四点中温度由高到低的顺序是B>A>C>D；设C点起始一氧化碳和水蒸气的投料浓度均为1 mol/L，由题意可建立如下三段式： 由正逆反应速率相等可得：，则，同理可建立一氧化碳转化率达到40%的三段式： 由三段式数据可得：，故答案为：B>A>C>D；。 12．（22-23高二下·湖北十堰·期末）科学家开发铜基掺杂锌催化剂提高乙炔加氢制备乙烯的活性(如图所示)。回答下列问题：    (1)已知： ，为了提高乙烯的平衡收率(乙烯收率等于实际乙烯产量与乙烯的理论产量之比)，宜选择的条件是 (填标号)。 A．高温高压　　　B．低温高压　　　C．高温低压　　　D．低温低压 (2)的速率方程为，(、为正、逆反应速率常数，只与温度、催化剂有关，与浓度无关)。 ①达到平衡后，改变下列条件，能使增大的是 (填标号)。 A．加入高效催化剂　　B．增大氢气浓度　　C．降低反应温度　　D．增大反应压强 ②向某恒容密闭容器中充入和，同时发生反应和。下列能表明反应达到平衡状态的是 (填标号)。 A．容器内气体密度不随时间变化 B．容器内气体总压强不随时间变化 C．单位时间内，断裂和形成的H—H键数目相等 D．容器内 (3)100℃时，在恒容密闭容器中充入和，实验测得单位时间内乙炔转化率、乙烷选择性[乙烷选择性％]与中n值的关系如图所示。 中n的最佳值为 (填“0.1”、“0.2”或“0.3”)。若在内乙炔转化率为80％，乙烷选择性为4％，则内 。 (4)一定条件下，向一密闭容器中充入和仅发生反应，压强为和下平衡转化率随温度的变化关系如图。    ①甲对应的压强为 。 ②a点对应的平衡转化率为 ％(保留3位有效数字)。 ③100℃时，b点对应的平衡常数 (提示：分压=总压×物质的量分数)。 【答案】(1)-174.4 B (2)C BC (3)0.2 0.0384 (4)5.0MPa 44.4 80 【解析】（1）①，②，③，由盖斯定律可知，反应可由反应①+③-②可得，故(-1299.6-285.8+1411.0)=-174.4。反应为气体的物质的量减小的放热反应，故为了提高乙烯转化率应该低温高压，故选B。 （2）①=K，平衡常数只与温度有关，降低温度，平衡正向移动，K增大，故选C。 ②A．恒容容器，反应物和生成物都是气体，故密度为定值，容器内气体密度不随时间变化时，反应不一定达到了平衡； B．反应的物质的量变化，故恒容容器中容器内气体总压强不随时间变化，反应达到了平衡； C．单位时间内，断裂和形成的H—H键数目相等，说明正逆反应速率相等，达到了平衡； D．容器内时，反应不一定达到了平衡； 故选BC。 （3）由图像可知，中n的最佳值为0.2。乙炔转化率为80％，则已炔反应了1mol×0.8=0.8mol，由C守恒可知，设乙烯的物质的量为xmol，则乙烷的物质的量为(0.8-x)mol，则乙烷的选择性=×100%=4%，则x=0.768mol，则=0.0384。 （4）①对应反应，增大压强，平衡正向移动，转化率增大，故甲对应的压强为5.0MPa。 ②a点对应的温度为100℃，乙炔的平衡转化率为80%，则乙炔反应了0.8mol，氢气也反应了0.8mol，平衡转化率为×100%=44.4%。 ③a点与b点温度不变，平衡常数不变，故 C2H2的物质的量分数为，H2的物质的量分数为，C2H4的物质的量分数为，则平衡常数=80。 考向2 无机实验综合压轴题 13．（23-24高二下·湖北·期末）学习小组探究与苯酚的反应，室温下进行了相关实验。 已知：Fe3+＋6[Fe()6]3－＋6H+；[Fe()6]3－为紫色；、对该反应无影响。 请回答下列问题： (1)配制体积均为100mL0.2mol/L溶液、0.1mol/L溶液、0.1mol/LHCl溶液、0.1mol/L苯酚溶液。配制上述溶液时需要用到的玻璃仪器有：烧杯、玻璃棒、胶头滴管、 。 (2)进行如下实验。 实验1： 实验2： 针对实验1、实验2现象不同，学习小组提出了以下猜想： ⅰ.对与苯酚的反应有促进作用； ⅱ.对与苯酚的反应有抑制作用。 设计实验证明： ①向实验2反应后溶液中加入适量 固体，溶液颜色无变化，证明猜想ⅰ不成立。 ②实验证明猜想ⅱ成立：向实验1反应后溶液中加入适量 固体，溶液颜色变浅；或向实验2反应后溶液中加入适量溶液， (填实验现象)。 实验3：在以下各组苯酚与的混合溶液中，滴加0.10mol/LHCl溶液，探究溶液的pH对该实验的影响。实验结果见下表。 /mL /mL /mL /mL pH 颜色 20.0 35.0 5.0 0.0 2.14 深紫色接近黑色 20.0 34.5 5.0 0.5 2.01 深紫色 20.0 34.0 5.0 1.0 1.88 颜色变浅 20.0 33.5 5.0 1.5 1.74 紫色 20.0 33.0 5.0 2.0 1.66 紫色 20.0 32.5 5.0 2.5 1.60 颜色变浅 20.0 32.0 5.0 3.0 1.52 继续变浅 20.0 31.5 5.0 3.5 1.46 淡紫色 20.0 31.0 5.0 4.0 1.40 淡紫色 20.0 29.5 5.0 4.5 1.35 几乎观察不到紫色 20.0 29.0 5.0 7.0 1.22 无色 ③实验证明对与苯酚的反应有抑制作用，请从平衡角度进行解释 。 ④有同学提出溶液pH越大越利于与苯酚发生显色反应。你认为是否合理 (填“是”或“否”)，并说明理由 。 ⑤由以上研究可知：苯酚与的显色反应鉴别苯酚时溶液的pH在 范围内实验效果较好。 【答案】(1)100mL容量瓶 (2)NaCl或KCl 或 溶液紫色变深 溶液中存在平衡：Fe3+＋6  ⇌  [Fe()6]3－＋6H+，增大平衡逆向移动 否 pH过大，溶液浓度增大，会转化为沉淀，不利于铁离子与苯酚发生显色反应 1.66~1.74或者[1.66，1.74] 【分析】配制一定物质的量浓度的溶液时需要用到的玻璃仪器有：烧杯、玻璃棒、胶头滴管、容量瓶；根据猜想ⅰ：对铁离子与苯酚的反应有促进作用，可以向实验2反应后溶液加入NaCl或KCl固体，增大浓度，观察溶液颜色变化，若无变化，说明平衡不移动，对铁离子与苯酚钠的反应无促进作用，证明猜想ⅰ不成立；实验证明猜想ⅱ成立： 对铁离子与苯酚的反应有抑制作用，增大或减小浓度，观察溶液颜色变化，若有变化，说明平衡移动，对铁离子与苯酚钠的反应有抑制作用，向实验1反应后溶液中加入适量或固体，溶液颜色变浅；或向实验2反应后溶液中加入适量溶液，溶液紫色变深；pH过大，溶液浓度增大，会转化为沉淀，不利于铁离子与苯酚发生显色反应，因此溶液pH越大越利于与苯酚发生显色反应这种说法不合理。 【解析】（1）配制100mL一定物质的量浓度的溶液时需要用到的玻璃仪器有：烧杯、玻璃棒、胶头滴管、100mL容量瓶，故答案为：100mL容量瓶； （2）①根据猜想ⅰ：对铁离子与苯酚的反应有促进作用，可以向实验2反应后溶液加入NaCl或KCl固体，增大浓度，观察溶液颜色变化，若无变化，说明平衡不移动，对铁离子与苯酚钠的反应无促进作用，证明猜想ⅰ不成立；故答案为：NaCl或KCl； ②实验证明猜想ⅱ成立： 对铁离子与苯酚的反应有抑制作用，增大或减小浓度，观察溶液颜色变化，若有变化，说明平衡移动，对铁离子与苯酚钠的反应有抑制作用，向实验1反应后溶液中加入适量或固体，溶液颜色变浅；或向实验2反应后溶液中加入适量溶液，溶液紫色变深，故答案为或；溶液紫色变深； ③溶液中存在平衡：Fe3+＋6  ⇌  [Fe()6]3－＋6H+，增大平衡逆向移动，故答案为：溶液中存在平衡：Fe3+＋6  ⇌  [Fe()6]3－＋6H+，增大平衡逆向移动； ④ pH过大，溶液浓度增大，会转化为沉淀，不利于铁离子与苯酚发生显色反应，因此溶液pH越大越利于与苯酚发生显色反应这种说法不合理，故答案为：否；  pH过大，溶液浓度增大，会转化为沉淀，不利于铁离子与苯酚发生显色反应； ⑤以上研究可知，苯酚与的显色反应鉴别苯酚时溶液的pH在1.66~1.74范围内显紫色，实验效果较好，故答案为：1.66~1.74或者[1.66，1.74]。 14．（23-24高二下·湖北咸宁·期末）(硫化锂)是一种潜在的锂电池的电解质材料。某小组选择下列装置利用氢气还原硫酸锂制备硫化锂。已知：易潮解，在加热条件下易被空气中的氧化。实验室用粗锌(含少量铜、FeS)和稀硫酸反应制备。 请回答下列问题： (1)实验中装置C中有两种产物生成，请写出反应的化学方程式 。 (2)按气流从左至右，装置的连接顺序是a→ (按气流方向，填小写字母，装置可重复利用)。 (3)利用装置A制氢气的主要优点是 ，还可用该装置制备的下列气体是 (填标号)。 A．：70％硫酸、亚硫酸钠粉末　　　B．：稀盐酸、大理石 C．：浓氨水、生石灰　　　　　　　D．：饱和食盐水、电石 (4)实验完毕后，采用图1、图2(夹持装置已略去)装置对装置A中混合物进行分离可得到副产物皓矾()晶体。先选择图1装置进行过滤，并将滤液进行蒸发浓缩、降温结晶，再选择图2装置过滤，得到粗皓矾晶体。 下列有关说法不正确的是___________(填标号)。 A．采用图1装置过滤的优点是避免析出 B．采用图1装置过滤主要是分离和溶液 C．粗皓矾晶体中可能含少量杂质 D．采用图2装置过滤可以加快过滤速度 (5)欲探究产品的成分，现进行如下实验： 实验 操作与现象 结论 I 取少量样品，滴加足量的稀盐酸，将气体通入品红溶液中，溶液不褪色 样品不含a Ⅱ 在实验I的溶液中滴加溶液，产生白色沉淀 样品含 ①由上述实验I可知，a的化学式为 ，实验Ⅱ中存在杂质的原因可能是 。 ②测定产品纯度的方法：取样品加入稀硫酸(过量，杂质不与硫酸反应)中，充分反应后，煮沸溶液以除去残留的酸性气体；滴加酚酞溶液作指示剂，用标准NaOH溶液滴定过量的硫酸，消耗NaOH溶液。则样品的纯度为 ％(用含，、、、w的计算式表示)。 【答案】(1) (2)f→g→c→b→d→e(或e→d)→c→b (3)可实现随开随用，随关随停 B (4)BC (5)(或)未完全反应或通入的不足或温度不高 【分析】A装置中粗锌和稀硫酸反应制取氢气，用D装置的足量硫酸铜溶液除杂质H2S，制得的氢气通过浓硫酸干燥，再与硫酸锂反应得到硫化锂：，易潮解，所以C装置后再接一个装置B用于吸收空气中的水蒸气。 【解析】（1）装置C中生成硫化锂时氢气为还原剂，S元素化合价降低，则氢元素化合价升高，所以反应中的两种产物为Li2S、H2O，反应的化学方程式为：。 （2）依题意，硫化锂易潮解，所以装置连接顺序为A制取氢气、D净化氢气、B干燥氢气、C制取硫化锂、B防止空气中水蒸气干扰；其中装置D的作用是除去氢气中的硫化氢杂质，前一个装置B用于干燥氢气，后一个装置B用于防止空气中的水蒸气进入；故装置的连接顺序是f→g→c→b→d→e(或e→d)→c→b。 （3）装置A为启普发生器，能控制反应的发生和停止，其主要优点是可实现随开随用，随关随停； 装置A适用于常温下块状或颗粒状难溶于水的固体与溶液反应制取难溶气体。 A．亚硫酸钠呈粉末状，A不选； B．大理石呈块状和稀盐酸生成二氧化碳，二氧化碳难溶于水，B选； C．生石灰易溶于水，与浓氨水混合放出大量热量，且产物NH3极易溶于水，C不选； D．电石与水反应放大量热量，会损坏启普发生器，且该反应太过剧烈，难以控制，D不选； 故答案为：B （4）A．第一次过滤除去难溶杂质如铜等，趁热过滤可以避免析出硫酸锌晶体，选项A正确； B．过滤是为了分离铜等杂质和溶液，不是为了分离硫酸亚铁晶体和硫酸锌溶液，选项B错误； C．铜不与稀硫酸反应，粗皓矾晶体中不可能含杂质，选项C错误； D．第二次采用减压过滤（抽滤），在抽气条件下过滤，过滤速率快，选项D正确； 答案选BC。 （5）①加入盐酸产生不使品红褪色的气体，即没有生成，所以固体中不含有或；若未完全反应或通入的不足或温度不高，会造成实验Ⅱ中存在杂质。 ②据反应：、可知，消耗的硫酸的物质的量为()mol，则测得的样品的纯度为。 15．（23-24高二下·湖北武汉·期末）叠氮化钠()是一种防腐剂和分析试剂，在有机合成和汽车行业也有重要应用。某学习小组对叠氮化钠的制备和产品纯度测定进行相关探究。 查阅资料： I．氨基钠()易潮解和易氧化；有强氧化性，不与酸、碱反应。 Ⅱ．；。 回答下列问题： (1)制备 ①按气流方向，上述装置合理的连接顺序为 (填仪器接口字母)。 ②D的作用是 。 ③E中生成了沉淀，该反应的离子方程式为 。 (2)用如图所示装置测定产品纯度： ①仪器F中发生反应的化学方程式为 。 ②管q的作用是 。 ③若G的初始读数为，末读数为，本实验条件下气体摩尔体积为，则产品中的质量分数为 (不考虑氨基钠与的反应)。末读数时，量气管左侧液面高于右侧液面，则测得产品的质量分数 (填“偏大”“偏小”或“不变”)。 【答案】(1)afg（或 gf）debch 吸收N2O 中混有的HNO3和水蒸气 (2) 平衡压强、使液体容易流下和减小测定气体体积时误差的作用 偏大 【分析】根据反应原理，利用盐酸与四氯化锡混合液中加入稀硝酸反应产生一氧化二氮，利用D中的碱石灰吸收N2O中混有的水蒸气和HNO3，进入装置C中与NaNH2反应制备 NaN3，B用于防止E中水蒸气进入C中干扰实验，据此解答； 【解析】（1）①由实验目的和原理知，A用于制备N2O，D用于吸收N2O 中混有的水蒸气和NNO3，C用于制备 NaN3，B用于防止E中水蒸气进入C中干扰实验，E用于尾气处理。则按气流方向，上述装置合理的连接顺序为afg（或 gf）debch，故答案为：afg（或 gf）debch；②由分析可知，D 的作用为吸收N2O 中混有的HNO3和水蒸气，故答案为吸收N2O 中混有的HNO3和水蒸气；③由信息，N2O有强氧化性，故E中生成 沉淀的化学方程式 ，故答案为：； （2）①其中发生 与发生氧化还原反应生成 和其化学方程式为应，化学方程式为，故答案为： ；②管q可以平衡压强、使液体容易流下和减小测定气体体积时误差的作用，故答案为：平衡压强、使液体容易流下和减小测定气体体积时误差的作用；③由数据信息知，生成N2体积为（V1－V2）mL，由关系式 2NaN3~3N2列式得产品中NaN3的质量分数为，末读数时，量气管左侧液面高于右侧液面时，V2偏小，则NaN3的质量分数偏大，故答案为：；偏大。 16．（22-23高二下·湖北恩施·期末）二草酸合铜(Ⅱ)酸钾，化学式为，相对分子质量为318，可用于无机合成、功能材料的制备，实验室利用如下步骤制备二草酸合铜(Ⅱ)酸钾并对其纯度进行测定。 Ⅰ．取已知浓度的溶液，搅拌下滴加足量NaOH溶液，产生浅蓝色沉淀；加热，沉淀转变成黑色，过滤。 Ⅱ．向草酸()溶液中加入适量固体，制得和混合溶液。 Ⅲ．将Ⅱ的混合溶液加热至80～85℃，加入Ⅰ中的黑色沉淀，全部溶解后，趁热过滤。 Ⅳ．将Ⅲ的滤液用蒸汽浴加热浓缩，经一系列操作后，干燥，得到二草酸合铜(Ⅱ)酸钾晶体。 Ⅴ．纯度测定：取2.5g所得晶体，加蒸馏水溶解后定容至100mL，摇匀。取20.00mL于锥形瓶中，用酸性标准溶液滴定。平行滴定三次，消耗标准溶液体积分别为19.98 mL、20.90 mL、20.02 mL。 回答下列问题： (1)由胆矾配制Ⅰ中的溶液500 mL，必须用到的玻璃仪器有烧杯、量筒、胶头滴管、 。 (2)长期存放的中，会出现少量白色固体，属于 (选填“物理变化”或“化学变化”)。 (3)写出Ⅰ中由蓝色沉淀转化为黑色沉淀的化学方程式： 。 (4)Ⅱ中原料配比为，写出反应的离子方程式： 。 (5)Ⅲ中的加热方式为 。 (6)Ⅳ中“一系列操作”包括 。 (7)不考虑其他杂质的干扰，产品中的质量分数为 。 【答案】(1)玻璃棒、500 mL容量瓶 (2)化学变化 (3) (4) (5)水浴加热 (6)冷却结晶、过滤、洗涤 (7)79.5% 【分析】向溶液中滴加足量NaOH溶液并不断搅拌，产生氢氧化铜浅蓝色沉淀；加热，沉淀转变成黑色氧化铜，过滤。向草酸()溶液中加入适量固体，制得和混合溶液。向和混合溶液加热至80～85℃，加入氧化铜黑色沉淀，全部溶解后，趁热过滤。将滤液加热浓缩，冷却结晶、过滤、洗涤、干燥，得到二草酸合铜(Ⅱ)酸钾晶体。 【解析】（1）由胆矾配制Ⅰ中的溶液500 mL，必须用到的玻璃仪器有烧杯、量筒、胶头滴管、玻璃棒、500 mL容量瓶；故答案为：玻璃棒、500 mL容量瓶。 （2）长期存放的中，会出现少量白色固体即变为了，属于化学变化；故答案为：化学变化。 （3）Ⅰ中由蓝色沉淀转化为黑色沉淀是氢氧化铜加热变为黑色的氧化铜和水，其反应的化学方程式：；故答案为：。 （4）向草酸()溶液中加入适量固体，制得和混合溶液，Ⅱ中原料配比为，根据守恒关系，得到和物质的量之比为2:1，则该反应的离子方程式：；故答案为：。 （5）Ⅲ中加热至80～85℃，温度低于100℃，因此最好的加热方式为水浴加热；故答案为：水浴加热。 （6）Ⅳ中从滤液到二草酸合铜(Ⅱ)酸钾晶体，不能直接蒸干，则“一系列操作”包括冷却结晶、过滤、洗涤；故答案为: 冷却结晶、过滤、洗涤。 （7）平行滴定三次，消耗标准溶液体积分别为19.98 mL、20.90 mL、20.02 mL，第二次是错误数据，则平均值为20.00mL，根据题中信息得到关系式，不考虑其他杂质的干扰，产品中的质量分数为；故答案为：79.5%。 17．（22-23高二下·湖北武汉·期末）氯化亚铬 (CrCl2)是一种重要的化工还原剂，可由无水三氯化铬(CrCl3)在高温下与反应制备，某化学兴趣小组欲利用上述方法制备，装置如图所示(夹持装置略)：    已知：①，紫红色晶体，易水解，高温下易被氧气氧化。 ②，白色针状晶体，有很强的吸水性，在干燥空气中能稳定存在，但在潮湿空气中极易被氧化。 回答下列问题： (1)装置C中的玻璃管宜选用 玻璃。 (2)制备反应的化学方程式为 。 (3)装置E的作用是 。 (4)实验开始时，先打开装置中漏斗旋塞，使充满整个装置后再加活，原因是 ，验证装置内充满的方法为 。 (5)证明反应完成的实验现象是 。 (6)除上述方法外，还可利用铬粉与干燥气体在高温下反应制备，但是铬粉直接与盐酸反应却无法制备，其原因可能是 。(用化学方程式进行说明)。 【答案】(1)石英 (2)2CrCl3+H22CrCl2+2HCl (3)吸收反应生成的HCl，防止空气中水蒸气进入 (4)排尽装置中的空气 一段时间后，用试管收集E处的气体，并用酒精灯点燃，若发出轻微的爆鸣声，说明装置中充满H2 (5)紫色晶体会全部变为白色 (6)4CrCl2+4HCl+O2=4CrCl3+2H2O 【分析】由实验装置图可知，装置A中锌与稀硫酸反应制取氢气，并用氢气排尽装置中的空气，防止氧气干扰实验，装置B中盛有的浓硫酸用于干燥氢气，装置C中氢气与氯化铬高温条件下反应制备氯化亚铬，装置D中盛有的浓硫酸防止空气中的氧气进入C中导致氯化铬、氯化亚铬被氧化，装置E中盛有的碱石灰用于吸收氯化氢，并防止空气中水蒸气进入。 【解析】（1）由分析可知，装置C中氢气与氯化铬高温条件下反应制备氯化亚铬，则装置C中的玻璃管宜选用耐高温的石英玻璃，故答案为：石英； （2）由分析可知，装置C中氢气与氯化铬高温条件下反应制备氯化亚铬，反应的化学方程式为2CrCl3+H22CrCl2+2HCl，故答案为：2CrCl3+H22CrCl2+2HCl； （3）由分析可知，装置E中盛有的碱石灰用于吸收氯化氢，并防止空气中水蒸气进入，故答案为：吸收反应生成的HCl，防止空气中水蒸气进入； （4）由分析可知，实验开始时，先打开装置A中漏斗旋塞，利用锌与稀硫酸反应生成的氢气排尽装置中的空气，防止氧气干扰实验，一段时间后，用试管收集E处的气体，并用酒精灯点燃，若发出轻微的爆鸣声，说明装置中充满氢气，故答案为：排尽装置中的空气；一段时间后，用试管收集E处的气体，并用酒精灯点燃，若发出轻微的爆鸣声，说明装置中充满H2； （5）由题给信息可知，当石英玻璃管中的紫色晶体会全部变为白色时，说明氢气与氯化铬高温条件下完全反应生成氯化亚铬，故答案为：紫色晶体会全部变为白色； （6）由题意可知，铬粉与盐酸反应生成的氯化亚铬在溶液中被空气中的氧气在酸性条件下氧化为氯化铬，所以铬粉直接与盐酸反应却无法制备氯化亚铬，反应的化学方程式为4CrCl2+4HCl+O2=4CrCl3+2H2O，故答案为：4CrCl2+4HCl+O2=4CrCl3+2H2O。 18．（22-23高二下·湖北咸宁·期末）三氯化钛(TiCl3)是一种深紫色晶体，易潮解，不稳定，易自燃。常用作还原剂以及偶氮分析。可用氢气还原四氯化钛制得。某兴趣小组设计如下实验制取三氯化钛。 Ⅰ．制取四氯化钛：TiCl4是无色液体，沸点136℃，暴露在空气中会发烟。溶液中易水解生成离子。在700℃左右，将氯气通过二氧化钛和炭粉的混合物可生成四氯化钛和一种有毒气体。下图是实验室制备TiCl4的部分装置(加热和夹持仪器已略去)：    (1)仪器a的名称是 ，E装置中碱石灰的作用是 。 (2)C中反应的化学方程式为 。 (3)拆除装置前，除去A中残留Cl2的操作是： 。 Ⅱ．制备三氯化钛：将制得的四氯化钛加热气化，通入到反应器中与氢气混合，加热反应器，升温至1000~1100℃，即可以生成紫色粉末状的三氯化钛。 Ⅲ．产品纯度的测定：取上述a g产品溶于水配成100 mL溶液，取20 mL待测液滴定，用的FeCl3标准溶液进行滴定，平均用去标准液22.00 mL。 (4)选择合适的指示剂后，滴定到达终点的现象为 。该产品的纯度为 (请用含a，b的计算式表示)。 Ⅳ．三氯化钛的应用：可以把硝基化合物(RNO2)还原为胺(RNH2)，所以在有机化学中可用三氯化钛测定硝基化合物的含量。 (5)写出还原硝基化合物的离子方程式： 。 (6)三氯化钛溶液易水解，如何配制三氯化钛溶液： 。 【答案】(1)三颈烧瓶 吸收尾气(Cl2、HCl)和防止空气中的水蒸气进入D装置 (2) (3)关闭K1、K2(K1可不写)，打开K2 (4)当滴入最后半滴FeCl3溶液时，锥形瓶内溶液呈现红色，半分钟内不褪色 (或) (5) (6)三氯化钛固体溶于浓盐酸，再加水稀释 【分析】A中生成氯气，通过B中干燥后进入C中与二氧化钛和炭粉的混合物反应生成四氯化钛和一氧化碳，装置D收集四氯化钛，TiCl4能够与水发生水解，不能接触空气中的水蒸气，E中碱石灰的作用有两个：吸收尾气(、)和防止空气中的水蒸气进入D装置。 【解析】（1）由实验装置图可知，仪器a的名称是三颈烧瓶；由题干信息可知：而且TiCl4能够与水发生水解，不能接触空气中的水蒸气，所以碱石灰的作用有两个：吸收尾气(、)和防止空气中的水蒸气进入D装置； （2）由反应原理可推测C中反应的化学方程式为：TiO2+2Cl2+2CTiCl4+2CO； （3）氯气有毒，不能排入大气中，拆除装置前，除去A中残留Cl2的操作是关闭K1、K3，打开K2可使氢氧化钠流下与剩余的氯气反应； （4）选用硫氰化钾溶液作指示剂，达到滴定终点时，Fe3+过量，会与指示剂KSCN反应生成红色的Fe(SCN)3，滴定到达终点的现象为：当滴入最后半滴溶液，溶液呈现红色，半分钟内不褪色；根据～，可知产品中含物质的量为，该产品的纯度为×100%()； （5）通过原题信息可知溶液中Ti4+易水解生成TiO2+离子，所以Ti3+被RNO2氧化后的产物是TiO2+，故Ti3+还原硝基化合物的离子方程式为：RNO2+6Ti3++4H2O=RNH2+6TiO2++6H+； （6）为防止三氯化钛水解，应将三氯化钛固体溶于浓盐酸，再加水稀释，得到三氯化钛溶液。 / 学科网（北京）股份有限公司 $$ 综合03 化学反应原理压轴和无机实验综合18题 考向1 化学反应原理压轴题 1．（23-24高二下·湖北十堰·期末）CO2催化加氢可以制HCOOH、等，在减少CO2排放的同时可生产出高附加值的化学品。涉及的反应有： 反应Ⅰ：     反应Ⅱ：     反应Ⅲ：     (1)请根据以上信息计算：反应Ⅲ的 ， （用含、的代数式表示）。 (2)在某催化剂作用下，CO2催化加氢制CH3OH的反应历程如下。 该历程中的最大能垒（活化能）为 eV，对应步骤的反应为 。 (3)不同催化剂作用下，加氢制CH3OH反应的（k为速率常数）随温度的关系如图所示。已知，其中为活化能，C为截距。 催化效果较好的催化剂为 。 (4)T℃下，将1 mol CO2和3 mol H2通入容积为2 L的恒容密闭容器中仅发生反应Ⅰ和Ⅱ，经过5 min，各反应达到平衡状态，此时测得容器中。 ①下列叙述不能证明反应Ⅰ达到化学平衡状态的是 （填标号）。 A．容器内压强不变        B．混合气体的密度不变 C．混合气体的平均相对分子质量不变    D．混合气体中H2的浓度不变 ②0～5 min内， ，该温度下CH3OH的选择性 ，反应Ⅰ的平衡常数K= 。 (5)甲醇是优质的清洁燃料，可制作燃料电池，其工作原理如下： 若外电路转移的电子数为，则理论上消耗a的质量为 g。 2．（23-24高二下·湖北武汉·期末）我国提出2060年前实现碳中和，通过“CO2→高附加值产品”的工艺路线，可有效实现CO2的资源化利用。请回答下列问题： (1)CO2—CH4通过催化重整反应转化为合成气(CO、H2)时发生下列反应： 水蒸气重整：   水煤气变换：   写出CO2—CH4通过催化重整反应的热化学方程式 ，该反应在 (填“高温”、“低温”或“任意温度”)下能自发进行。 (2)CO2在一定条件下催化加氢生成CH3OH，主要反应如下： 反应I．   反应Ⅱ．   反应Ⅲ．   在2L恒容密闭容器中充入4.0molCO2和10.6molH2，测得反应进行相同时间后，有关物质的物质的量随温度变化如图所示： ①该催化剂在较低温度时主要选择反应 (填“I”“ Ⅱ”或“Ⅲ”)。研究发现，若温度过高，三种含碳产物的物质的量会迅速降低，其主要原因可能是 。 ②在一定温度下达到平衡，此时CO2的转化率为70%。测得容器中部分物质的含量为，。则该温度下反应Ⅰ的平衡常数 (结果保留两位小数)。 ③对于上述CO2加氢合成CH3OH的体系，下列说法正确的是 (填标号)。 A．增大H2浓度有利于提高CO2的转化率 B．若气体的平均相对分子质量保持不变，说明反应体系已达平衡 C．选用合适的催化剂可以提高CH3OH在单位时间内的产量 (3)科学家利用电化学装置实现CO2和CH4两种分子的耦合转化，其原理如图所示。若生成的乙烯和乙烷的体积比为2∶1，则阳极的电极反应式为 。 3．（23-24高二下·湖北武汉·期末）咖啡的烘焙过程中会有的蔗糖转变成甲酸和醋酸，但烘焙过程中产生的有机烃类物质对人体健康造成隐患，因此需严格控制有害物质的生成。回答下列问题： (1)烘焙过程中需要控制进气的多少来减少有害物质的产生，相关反应如下： ①   ②   ③   则咖啡中的蔗糖彻底转化为甲酸、醋酸和二氧化碳的热化学反应方程式为 。 (2)咖啡烘焙的过程中可能生成，咖啡中的氨基酸可能生成、、造成食品安全隐患，因此可利用催化剂在烘焙过程中进行降解转化：    向容积均为的甲(温度为)、乙(温度为)两个恒容密闭容器中分别充入和。反应过程中两容器内的物质的量浓度随时间的变化关系如图所示： ① (填“>”或“<”)。 ② 0(填“>”或“<”)。 ③甲容器中，平衡时的转化率为 。 (3)烘焙过程中可能产生的、和可还原为和，反应原理是  ，实际生产中反应温度不宜过高的原因是 。 (4)电化学气敏传感器可用于检测环境中的含量，其工作原理如图所示。 ①反应消耗的与的物质的量之比为 。 ②a极的电极反应式为 。 4．（23-24高二下·湖北咸宁·期末）氢气是一种清洁能源，氢气的制取与储存是氢能源利用领域的研究热点。 (1)已知在25℃和101kPa时存在下列反应： ① ② ③ 已知：标准摩尔生成焓是指在25℃和101kPa时，由元素最稳定的单质生成1mol纯化合物的焓变，如上述反应②可表示为的标准摩尔生成焓。请写出表示乙烷标准摩尔生成焓的热化学方程式 。 (2)在一容积为2L的密闭容器中，CO和初始物质的量均为2mol，在一定条件下发生反应，测得CO的平衡转化率与温度、压强关系如图所示： ①下列说法能说明该反应在上述条件下达到平衡状态的是 (填字母)。 A．体系的密度不再发生变化 B．断裂2molH—H键的同时生成2molC=O键 C．各组分的物质的量浓度不再改变 D．体系的气体的平均相对分子质量不再发生变化 E．体积分数： ②由图可知，压强p3 p1 (填“>”或“<”)，原因是 。压强为时，升高温度，反应的平衡常数将 (填“增大”、“减小”或“不变”)。 ③温度为1100℃、压强为时，平衡常数K为 。 ④在一定温度、的初始条件下，该反应达到平衡后体系的压强变为100kPa，则CO的平衡转化率为 。 (3)固体氧化物甲烷燃料电池以固体氧化锆—氧化钇为电解质，这种固体电解质在高温下允许氧离子()在其间通过。该电池的工作原理如图所示，其中多孔电极a、b均不参与电极反应。则b区发生的电极反应式为 。 5．（22-23高二下·湖北恩施·期末）当前，实现碳中和已经成为全球的广泛共识，化学科学在此过程中发挥着至关重要的作用。 (1)一种将二氧化碳催化合成甲醇的技术原理为  。 ①一定条件下，将和充入某恒温恒容密闭容器中发生上述反应，下列能说明反应达到平衡状态的是 。 A．的消耗速率与的消耗速率相等 B．的体积分数保持不变 C．混合气体的密度保持不变 D．混合气体的平均相对分子质量保持不变 ②设平衡体系中甲醇的物质的量分数为。若控制初始投料比，使反应在不同条件下达到平衡。测得下的关系和下的关系如图1所示，则图中表示下的关系的曲线是 (填“a”或“b”)。通过变化趋势说明该反应的 0(填“=”、“”或“”)。当时，的平衡转化率a为 (保留三位有效数字)％。    (2)也可以转化为重要的工业原料乙烯。已知298K时，有关物质的相对能量如图2所示，则与反应生成、CO和液态水的热化学方程式为 。 (3)辅助的电池电容量大，能有效利用，其工作原理如图3所示。其中，离子液体是优良的溶剂，具有导电性；电池反应产物为重要的化工原料。此电池的正极区总反应式为 ，反应过程中的作用是 。    6．（22-23高二下·湖北·期末）乙二醛又名草酸醛，在医药、石化、轻工等方面有广泛的用途。 Ⅰ．乙二醛可由乙醛硝酸氧化法制备。研究其他条件不变时，仅改变一个条件对乙二醛制备的影响，获得如下数据。 表格：其他条件相同时，NaNO2的量对反应的影响 NaNO2用量(g) 乙醛转化率(%) 乙二醛 选择性(%) 收率(%) 0.5 65.2 75.9 49.5 0.2 72.9 65.6 47.8 0.1 71.5 68.1 48.7 0 59.5 4.6 2.7 (1)硝酸氧化法时硝酸的还原产物是NO，写出制备乙二醛的方程式： 。 (2)图1中45℃财应的曲线为 ，b曲线温度下，0~ 60min内，用乙醛表示的平均反应速率约为 mol/(L·h)(保留2位有效数字)。    (3)根据表格知，添加适量NaNO2做催化剂时，乙二醛的选择性和收率明显增加，结合乙二醛的化学性质，推测NaNO2能提高反应选择性和收率的原因为 。 Ⅱ．乙醛酸(  )是非常重要的化工产品，工业上用“双极室成对电解法”制备乙醛酸，装置原理如图，回答下列问题：    (4)写出阳极的电极反应式 ； (5)写出阳极室生成乙醛酸的离子方程式 ； (6)“双极室成对电解法”的另一原料为乙二酸，可通过来自石油化工的乙烯合成，请结合高中化学教材知识，设计出乙烯合成乙二酸的全合成路线(要求：原子利用率尽可能最高，合成路线尽可能最短，无机试剂任选) 。 7．（22-23高二下·湖北荆门·期末）回答下列问题： I．化石燃料燃烧过程中形成和等污染物，利用脱除的研究获得了广泛关注。在催化剂作用下，与的反应为。回答下列问题： (1)已知： 则 (2)向某刚性容器中加入、和催化剂，测得平衡时的体积分数随温度和压强的关系如图1所示。    ①下列叙述不能说明反应已经达到平衡状态的是 (填标号)。 A．断裂的同时生成 B．压强不再变化 C．混合气体的密度不再变化 D．的体积分数不再变化 ②压强 (填“>”或“<”，下同)，a、b两点的平衡常数 。 (3)已知Arrhenius经验公式为(Ea为活化能，k为速率常数，R和C为常数)，为探究m、n两种催化剂的催化效能进行了实验探究，获得如图2曲线。从图中信息获知催化效能较高的催化剂是 (填“m”或“n”)。    Ⅱ．在催化剂作用下，通过电催化还原为、等物质被认为是一种具有前景的利用的方式。 (4)催化剂中引入能够提高它的选择性。的价电子排布式为，其在元素周期表中的位置为 。 (5)写出在酸性介质中电催化还原为的电极反应式 。 8．（22-23高二下·湖北·期末）钛是一种性能非常优越的金属，有着广泛的应用，有人说“21世纪将是钛的世纪”黄冈市有着储量可观的金红石(TiO2)矿，可作为钛冶炼的原料，但因选矿等原因，目前未大规模开发利用，故金红石矿的高效综合利用是黄冈市亟待攻克的重点课题。 Ⅰ．浮选是金红石选矿中常用的方法，油酸是浮选中良好的捕获剂和发泡剂。其原理为：金红石表面解离的Ti4+在水溶液中水解形成羟基化合物[Ti(OH)2]2+和[Ti(OH)3]+，络合在金红石表面成为浮选的活性点，再被油酸电离的C17H33COO-捕获，从而使金红石疏水上浮。 (1)油酸可由高级脂肪酸甘油酯制得，试写出三油酸甘油酯发生皂化反应的方程式 。 (2)浮选时需控制pH在6~8之间，试分析其原因，pH过低时 ，pH过高时 。 Ⅱ．经浮选后的金红石精矿粉(主要成分为TiO2，含有少量Al2O3、SiO2、FeO、Fe2O3等杂质)制备金属钛的工艺如下：    (3)操作①②的作用是 ，操作③④的作用是 。 (4)过程⑤称为“碳氯化”，将钛由氧化物转化为氯化物，试写出该反应的化学方程式 。 (5)物质B可以通过 (填工艺名称)，实现物质循环利用。 (6)保持100 kPa下，将TiO2、C、Cl2以物质的量比1：2.2：2进行“碳氯化”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C(s)+CO2(g)2CO(g)的平衡常数Kp(1400℃)= 。 ②图中显示，在200℃平衡时TiO2几乎完全转化为TiCl4，但实际生产中反应温度却远高于此温度，其原因 。 9．（22-23高二下·湖北武汉·期末）化学反应与能量变化是化学家研究的永恒话题。回答下列问题： (1)氢气是理想的绿色能源。在101 kPa下，1 g氢气完全燃烧生成液态水放出142.9 kJ的热量，则表示氢气燃烧热的热化学方程式为 。 (2)一定温度、催化剂条件下，向容积为2 L的恒容密闭容器中充入4 molCO和6 mol NO，发生反应，起始压强为p0 kPa。10 m in末反应达到平衡，此时容器内压强变为起始时的。 ①判断该反应达到平衡状态的标志是 (填标号)。 a．CO、NO、CO2、N2浓度之比为2：2：2：1 b．容器内气体的压强不变 c．容器内混合气体的密度保持不变 d．容器内混合气体的平均摩尔质量保持不变 e．CO2的生成速率和CO的生成速率相等 ②时间内，CO的平均反应速率为 mol/(L·min)。该反应的压强平衡常数Kp= kPa-1(用分压代替浓度计算，分压=总压×物质的量分数。用含的代数式表示)。 ③若在相同时间内测得NO的转化率随温度的变化曲线如图甲所示，NO的转化率在650℃～900℃之间急剧下降的原因是 。    (3)有机物的电化学合成是目前研究的热点之一，我国学者利用双膜三室电解法合成了ClCH2CH2Cl，该方法的优点是能耗低、原料利用率高，同时能得到高利用价值的副产品，其工作原理如图乙所示。    ①气体X为 ，膜Ⅰ适合选用 (填“阳离子”或“阴离子”)交换膜。 ②稳定工作时CuCl2溶液的浓度 (填“增大”“减小”“不变”“无法判断”)。 ③若制得2 mol ClCH2CH2Cl，饱和食盐水质量减小 g。 10．（22-23高二下·湖北武汉·期末）氢能源是最具应用前景的能源之一，高纯氢的制备是目前的研究热点。甲烷水蒸气催化重整是制备高纯氢的方法之一。 Ⅰ．一种利用太阳能催化该反应的原理如图1所示，以气体分压(单位为kPa)表示的各步反应的平衡常数()与温度(T)变化关系如图2所示。    (1)根据图1分析该反应的催化剂为 。 (2)甲烷水蒸气重整制氢反应的 0(填“>”“<”或“=”)，该反应在 (填“高温”或“低温”)条件下容易自发进行。 Ⅱ．甲烷水汽重整反应是我国主要的制氢技术，有关反应如下： 反应ⅰ：  ； 反应ⅱ：  。 (3)对于反应ⅰ，下列叙述正确的是___________(填标号)。 A．恒温、恒容条件下，加入水蒸气，活化分子百分数增大，反应速率增大 B．升高温度，活化分子百分数增大，有效碰撞频率增大，反应速率增大 C．恒温、恒容条件下，加入惰性气体，压强增大，的平衡转化率减小 D．加入合适的催化剂，同时降低反应温度，能实现单位时间内转化率不变 (4)一定温度下，向恒容密闭反应器中通入和，起始时和的分压分别为、，发生反应ⅰ和反应ⅱ。反应进行时达到平衡状态，此时、的分压分别为、。 ①的平衡分压为 MPa(用含m，n的代数式表示，下同)。 ②反应ⅱ的 (用平衡时各物质的分压代替物质的量浓度)。 ③复合载氧体可以氧化甲烷制取合成气(、)，如图为350℃时载氧体的质量与时间的关系[一定条件下有积碳反应发生，反应ⅲ：或反应ⅳ：]。    从开始到的时候，曲线呈下降趋势的原因主要是甲烷还原载氧体，载氧体失去氧而出现失重的情况；反应在时，出现了一个短暂的小平台，其主要的原因是 。 11．（22-23高二下·湖北咸宁·期末）2030年实现“碳达峰”，2060年达到“碳中和”的承诺，体现了我国的大国风范。二氧化碳催化加氢制甲醇，有利于减少温室气体二氧化碳。回答下列问题： 二氧化碳加氢制甲醇涉及的反应可表示为： ①   ②   ③   (1)根据上述反应求：④的 。 (2)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反应④的反应历程，如图所示，其中吸附在金催化剂表面上的物种用*标注。    写出该历程中决速步骤的化学方程式： 。 (3)一体积可变的密闭容器中，在保持a MPa下，按照投料，平衡时，CO和CH3OH在含碳产物中物质的量分数及CO2的转化率随温度的变化如图所示：    ①图中m曲线代表的物质为 。 ②下列说法正确的是 (填标号)。 A．180~380℃范围内，H2的平衡转化率始终低于CO2 B．温度越高，越有利于工业生产CH3OH C．一定时间内反应，加入选择性高的催化剂，可提高CH3OH的产率 D．150~400℃范围内，随着温度的升高，CO2的反应速率先减小后增大 ③已知气体分压=气体总压×气体的物质的量分数，用平衡分压代替平衡浓度可以得到平衡常数，270℃时反应①的分压平衡常数为 (保留2位有效数字)。 (4)在一定条件下，密闭容器中加入一定量的CO、H2O(g)和催化剂仅发生反应，其速率方程为，，其中、为正、逆反应速率，、分别为速率常数，p为气体的分压。已知降低温度时，增大，调整CO和H2O初始投料比，测得CO的平衡转化率如图，A、B、C、D四点中温度由高到低的顺序是 ，在C点所示投料比下，当CO转化率达到40%时， 。    12．（22-23高二下·湖北十堰·期末）科学家开发铜基掺杂锌催化剂提高乙炔加氢制备乙烯的活性(如图所示)。回答下列问题：    (1)已知： ，为了提高乙烯的平衡收率(乙烯收率等于实际乙烯产量与乙烯的理论产量之比)，宜选择的条件是 (填标号)。 A．高温高压　　　B．低温高压　　　C．高温低压　　　D．低温低压 (2)的速率方程为，(、为正、逆反应速率常数，只与温度、催化剂有关，与浓度无关)。 ①达到平衡后，改变下列条件，能使增大的是 (填标号)。 A．加入高效催化剂　　B．增大氢气浓度　　C．降低反应温度　　D．增大反应压强 ②向某恒容密闭容器中充入和，同时发生反应和。下列能表明反应达到平衡状态的是 (填标号)。 A．容器内气体密度不随时间变化 B．容器内气体总压强不随时间变化 C．单位时间内，断裂和形成的H—H键数目相等 D．容器内 (3)100℃时，在恒容密闭容器中充入和，实验测得单位时间内乙炔转化率、乙烷选择性[乙烷选择性％]与中n值的关系如图所示。 中n的最佳值为 (填“0.1”、“0.2”或“0.3”)。若在内乙炔转化率为80％，乙烷选择性为4％，则内 。 (4)一定条件下，向一密闭容器中充入和仅发生反应，压强为和下平衡转化率随温度的变化关系如图。    ①甲对应的压强为 。 ②a点对应的平衡转化率为 ％(保留3位有效数字)。 ③100℃时，b点对应的平衡常数 (提示：分压=总压×物质的量分数)。 考向2 无机实验综合压轴题 13．（23-24高二下·湖北·期末）学习小组探究与苯酚的反应，室温下进行了相关实验。 已知：Fe3+＋6[Fe()6]3－＋6H+；[Fe()6]3－为紫色；、对该反应无影响。 请回答下列问题： (1)配制体积均为100mL0.2mol/L溶液、0.1mol/L溶液、0.1mol/LHCl溶液、0.1mol/L苯酚溶液。配制上述溶液时需要用到的玻璃仪器有：烧杯、玻璃棒、胶头滴管、 。 (2)进行如下实验。 实验1： 实验2： 针对实验1、实验2现象不同，学习小组提出了以下猜想： ⅰ.对与苯酚的反应有促进作用； ⅱ.对与苯酚的反应有抑制作用。 设计实验证明： ①向实验2反应后溶液中加入适量 固体，溶液颜色无变化，证明猜想ⅰ不成立。 ②实验证明猜想ⅱ成立：向实验1反应后溶液中加入适量 固体，溶液颜色变浅；或向实验2反应后溶液中加入适量溶液， (填实验现象)。 实验3：在以下各组苯酚与的混合溶液中，滴加0.10mol/LHCl溶液，探究溶液的pH对该实验的影响。实验结果见下表。 /mL /mL /mL /mL pH 颜色 20.0 35.0 5.0 0.0 2.14 深紫色接近黑色 20.0 34.5 5.0 0.5 2.01 深紫色 20.0 34.0 5.0 1.0 1.88 颜色变浅 20.0 33.5 5.0 1.5 1.74 紫色 20.0 33.0 5.0 2.0 1.66 紫色 20.0 32.5 5.0 2.5 1.60 颜色变浅 20.0 32.0 5.0 3.0 1.52 继续变浅 20.0 31.5 5.0 3.5 1.46 淡紫色 20.0 31.0 5.0 4.0 1.40 淡紫色 20.0 29.5 5.0 4.5 1.35 几乎观察不到紫色 20.0 29.0 5.0 7.0 1.22 无色 ③实验证明对与苯酚的反应有抑制作用，请从平衡角度进行解释 。 ④有同学提出溶液pH越大越利于与苯酚发生显色反应。你认为是否合理 (填“是”或“否”)，并说明理由 。 ⑤由以上研究可知：苯酚与的显色反应鉴别苯酚时溶液的pH在 范围内实验效果较好。 14．（23-24高二下·湖北咸宁·期末）(硫化锂)是一种潜在的锂电池的电解质材料。某小组选择下列装置利用氢气还原硫酸锂制备硫化锂。已知：易潮解，在加热条件下易被空气中的氧化。实验室用粗锌(含少量铜、FeS)和稀硫酸反应制备。 请回答下列问题： (1)实验中装置C中有两种产物生成，请写出反应的化学方程式 。 (2)按气流从左至右，装置的连接顺序是a→ (按气流方向，填小写字母，装置可重复利用)。 (3)利用装置A制氢气的主要优点是 ，还可用该装置制备的下列气体是 (填标号)。 A．：70％硫酸、亚硫酸钠粉末　　　B．：稀盐酸、大理石 C．：浓氨水、生石灰　　　　　　　D．：饱和食盐水、电石 (4)实验完毕后，采用图1、图2(夹持装置已略去)装置对装置A中混合物进行分离可得到副产物皓矾()晶体。先选择图1装置进行过滤，并将滤液进行蒸发浓缩、降温结晶，再选择图2装置过滤，得到粗皓矾晶体。 下列有关说法不正确的是___________(填标号)。 A．采用图1装置过滤的优点是避免析出 B．采用图1装置过滤主要是分离和溶液 C．粗皓矾晶体中可能含少量杂质 D．采用图2装置过滤可以加快过滤速度 (5)欲探究产品的成分，现进行如下实验： 实验 操作与现象 结论 I 取少量样品，滴加足量的稀盐酸，将气体通入品红溶液中，溶液不褪色 样品不含a Ⅱ 在实验I的溶液中滴加溶液，产生白色沉淀 样品含 ①由上述实验I可知，a的化学式为 ，实验Ⅱ中存在杂质的原因可能是 。 ②测定产品纯度的方法：取样品加入稀硫酸(过量，杂质不与硫酸反应)中，充分反应后，煮沸溶液以除去残留的酸性气体；滴加酚酞溶液作指示剂，用标准NaOH溶液滴定过量的硫酸，消耗NaOH溶液。则样品的纯度为 ％(用含，、、、w的计算式表示)。 15．（23-24高二下·湖北武汉·期末）叠氮化钠()是一种防腐剂和分析试剂，在有机合成和汽车行业也有重要应用。某学习小组对叠氮化钠的制备和产品纯度测定进行相关探究。 查阅资料： I．氨基钠()易潮解和易氧化；有强氧化性，不与酸、碱反应。 Ⅱ．；。 回答下列问题： (1)制备 ①按气流方向，上述装置合理的连接顺序为 (填仪器接口字母)。 ②D的作用是 。 ③E中生成了沉淀，该反应的离子方程式为 。 (2)用如图所示装置测定产品纯度： ①仪器F中发生反应的化学方程式为 。 ②管q的作用是 。 ③若G的初始读数为，末读数为，本实验条件下气体摩尔体积为，则产品中的质量分数为 (不考虑氨基钠与的反应)。末读数时，量气管左侧液面高于右侧液面，则测得产品的质量分数 (填“偏大”“偏小”或“不变”)。 16．（22-23高二下·湖北恩施·期末）二草酸合铜(Ⅱ)酸钾，化学式为，相对分子质量为318，可用于无机合成、功能材料的制备，实验室利用如下步骤制备二草酸合铜(Ⅱ)酸钾并对其纯度进行测定。 Ⅰ．取已知浓度的溶液，搅拌下滴加足量NaOH溶液，产生浅蓝色沉淀；加热，沉淀转变成黑色，过滤。 Ⅱ．向草酸()溶液中加入适量固体，制得和混合溶液。 Ⅲ．将Ⅱ的混合溶液加热至80～85℃，加入Ⅰ中的黑色沉淀，全部溶解后，趁热过滤。 Ⅳ．将Ⅲ的滤液用蒸汽浴加热浓缩，经一系列操作后，干燥，得到二草酸合铜(Ⅱ)酸钾晶体。 Ⅴ．纯度测定：取2.5g所得晶体，加蒸馏水溶解后定容至100mL，摇匀。取20.00mL于锥形瓶中，用酸性标准溶液滴定。平行滴定三次，消耗标准溶液体积分别为19.98 mL、20.90 mL、20.02 mL。 回答下列问题： (1)由胆矾配制Ⅰ中的溶液500 mL，必须用到的玻璃仪器有烧杯、量筒、胶头滴管、 。 (2)长期存放的中，会出现少量白色固体，属于 (选填“物理变化”或“化学变化”)。 (3)写出Ⅰ中由蓝色沉淀转化为黑色沉淀的化学方程式： 。 (4)Ⅱ中原料配比为，写出反应的离子方程式： 。 (5)Ⅲ中的加热方式为 。 (6)Ⅳ中“一系列操作”包括 。 (7)不考虑其他杂质的干扰，产品中的质量分数为 。 17．（22-23高二下·湖北武汉·期末）氯化亚铬 (CrCl2)是一种重要的化工还原剂，可由无水三氯化铬(CrCl3)在高温下与反应制备，某化学兴趣小组欲利用上述方法制备，装置如图所示(夹持装置略)：    已知：①，紫红色晶体，易水解，高温下易被氧气氧化。 ②，白色针状晶体，有很强的吸水性，在干燥空气中能稳定存在，但在潮湿空气中极易被氧化。 回答下列问题： (1)装置C中的玻璃管宜选用 玻璃。 (2)制备反应的化学方程式为 。 (3)装置E的作用是 。 (4)实验开始时，先打开装置中漏斗旋塞，使充满整个装置后再加活，原因是 ，验证装置内充满的方法为 。 (5)证明反应完成的实验现象是 。 (6)除上述方法外，还可利用铬粉与干燥气体在高温下反应制备，但是铬粉直接与盐酸反应却无法制备，其原因可能是 。(用化学方程式进行说明)。 18．（22-23高二下·湖北咸宁·期末）三氯化钛(TiCl3)是一种深紫色晶体，易潮解，不稳定，易自燃。常用作还原剂以及偶氮分析。可用氢气还原四氯化钛制得。某兴趣小组设计如下实验制取三氯化钛。 Ⅰ．制取四氯化钛：TiCl4是无色液体，沸点136℃，暴露在空气中会发烟。溶液中易水解生成离子。在700℃左右，将氯气通过二氧化钛和炭粉的混合物可生成四氯化钛和一种有毒气体。下图是实验室制备TiCl4的部分装置(加热和夹持仪器已略去)：    (1)仪器a的名称是 ，E装置中碱石灰的作用是 。 (2)C中反应的化学方程式为 。 (3)拆除装置前，除去A中残留Cl2的操作是： 。 Ⅱ．制备三氯化钛：将制得的四氯化钛加热气化，通入到反应器中与氢气混合，加热反应器，升温至1000~1100℃，即可以生成紫色粉末状的三氯化钛。 Ⅲ．产品纯度的测定：取上述a g产品溶于水配成100 mL溶液，取20 mL待测液滴定，用的FeCl3标准溶液进行滴定，平均用去标准液22.00 mL。 (4)选择合适的指示剂后，滴定到达终点的现象为 。该产品的纯度为 (请用含a，b的计算式表示)。 Ⅳ．三氯化钛的应用：可以把硝基化合物(RNO2)还原为胺(RNH2)，所以在有机化学中可用三氯化钛测定硝基化合物的含量。 (5)写出还原硝基化合物的离子方程式： 。 (6)三氯化钛溶液易水解，如何配制三氯化钛溶液： 。 / 学科网（北京）股份有限公司 $$