【浙江选考】2019届化学选考复习专题精编：第30题化学反应原理

30.化学反应原理

1．(一)以四甲基氯化铵[(CH3)4NCl]水溶液为原料，通过电解法可以

制备四甲基氢氧化铵[(CH3)4NOH]，装置如图1所示。

(1)收集到(CH3)4NOH的区域是(填a、b、c或d)。

(2)写出电池总反应。

(二)乙酸乙酯一般通过乙酸和乙醇酯化合成：

CH3COOH(l)＋C2H5OH(l)CH3COOC2H5(l)＋H2O(l)ΔH＝－2.7kJ·mol－1

已知纯物质和相关恒沸混合物的常压沸点如下表：

纯物质沸点/℃恒沸混合物（质量分数）沸点/℃

乙醇78.3乙酸乙酯(0.92)+水(0.08)70.4

乙酸117.9乙酸乙酯(0.69)+乙醇(0.31)71.8

乙酸乙酯77.1乙酸乙酯(0.83)+乙醇(0.08)+水(0.09)70.2

请完成：(1)关于该反应，下列说法不合理

．．．的是。

A．反应体系中硫酸有催化作用

B．因为化学方程式前后物质的化学计量数之和相等，所以反应的ΔS等于零

C．因为反应的△H接近于零，所以温度变化对平衡转化率的影响大

D．因为反应前后都是液态物质，所以压强变化对化学平衡的影响可忽略不计

(2)一定温度下该反应的平衡常数K＝4.0。若按化学方程式中乙酸和乙醇的化学计量数比例投料，则乙酸乙酯的平衡产率y＝；若乙酸和乙醇的物质的量之比为n:1，相应

平衡体系中乙酸乙酯的物质的量分数为x，请在图2中绘制x随n变化的

示意图(计算时不计副反应)。

(3)工业上多采用乙酸过量的方法，将合成塔中乙酸、乙醇和硫酸混合液

加热至110℃左右发生酯化反应并回流，直到塔顶温度达到70～71℃，开

始从塔顶出料。控制乙酸过量的作用有。

(4)近年，科学家研究了乙醇催化合成乙酸乙酯的新方法：

2C2H5OH(g)CH3COOC2H5(g)＋2H2(g)

在常压下反应，冷凝收集，测得常温下液体收集物中主要产物的质量分数

如图3所示。关于该方法，下列推测合理的是。

A．反应温度不宜超过300℃

B．增大体系压强，有利于提高乙醇平衡转化率

C．在催化剂作用下，乙醛是反应历程中的中间产物

D．提高催化剂的活性和选择性，减少乙醚、乙烯等副产物是工艺的关键

2．(一)十氢萘是具有高储氢密度的氢能载体，经历“十氢萘(C 10H 18)→四氢萘

(C 10H 12)→萘(C 10H 8)”的脱氢过程释放氢气。已知：C 10H 18

(l)

C 10H 12(l)＋3H 2(g)△H 1,C 10H 12

(l)

C 10H 8(l)＋2H 2(g)△H 2

△H 1＞△H 2＞0；C 10H 18→C 10H 12的活化能为E a 1，C 10H 12→C 10H 8的活化能为E a 2，十氢萘的常压沸点为192℃；在192℃，液态十氢萘的脱氢反应的平衡转化率约为9％。请回答：(1)有利于提高上述反应平衡转化率的条件是。

A ．高温高压

B ．低温低压

C ．高温低压

D ．低温高压

(2)研究表明，将适量十氢萘置于恒容密闭反应器中，升高温度带来高压，该条件下也可显著释氢，理由是

。

(3)温度335℃，在恒容密闭反应器中进行高压液态十氢萘（1.00mol ）催化脱氢实验，测得C 10H 12和C 10H 8的产率x 1和x 2（以物质的量分数计）随时间变化关系，如图1所示。

0.10.20.30.4

0.5产时间/h

图1

①在8h 时，反应体系内氢气的量为mol （忽略其他副反应）。

②x 1显著低于x 2的原因是

。

③在图2中绘制“C 10H 18→C 10H 12→C 10H 8”的“能量～反应过程”示意图．．．

。(二)科学家发现，以H 2O 和N 2为原料，熔融NaOH －KOH 为电解质，纳米Fe 2O 3作催化剂，在250℃和常

压下可实现电化学合成氨。阴极区发生的变化可视为按两步进行，请补充完整。电极反应式：

和2Fe ＋3H 2O ＋N 2＝2NH 3＋Fe 2O 3。

3．以氧化铝为原料，通过碳热还原法可合成氮化铝（AlN ）；通过电解法可制取铝。电解铝时阳极产生的CO 2可通过二氧化碳甲烷化再利用。请回答：(1)已知：2Al 2O

3

(s)=

4Al(g)＋3O 2(g)ΔH 1＝3351kJ·molˉ1

2C(s)＋O 2(g)=2CO(g)

ΔH 2＝－221kJ·molˉ1

2Al(g)＋N 2(g)=2AlN(s)

ΔH 3＝－318kJ·molˉ1

碳热还原Al 2O 3合成AlN 的总热化学方程式是，该反应自发进行的条件

。

(2)在常压、Ru/TiO 2催化下，CO 2和H 2混和气体(体积比1∶4，总物质的量a mol)进行反应，测得CO 2转

化率、CH 4和CO 选择性随温度变化情况分别如图1和图2所示(选择性：转化的CO 2中生成CH 4或

CO的百分比)。

反应Ⅰ.CO2(g)＋4H2(g)4(g)＋2H2O(g)ΔH4，反应Ⅱ.CO2(g)＋H2(g)＋H2O(g)ΔH5

①下列说法不正确

．．．的是。

A．△H4小于零

B．温度可影响产物的选择性

C．CO2平衡转化率随温度升高先增大后减少

D．其他条件不变，将CO2和H2的初始体积比改变为1∶3，可提高CO2平衡转化率

②350℃时，反应Ⅰ在t

1时刻达到平衡，平衡时容

器体积为V L，该温度下反应Ⅰ的平衡常数为

(用a、V表示)

③350℃下CH4物质的量随时间的变化曲线如图3

所示。画出400℃下0~t1时刻CH4物质的量随时间

的变化曲线。

(3)据文献报道，CO2可以在碱性水溶液中电解生成甲烷，生成甲烷的

电极反应式是。

4．氯及其化合物在生活和生产中应用广泛。

(1)已知：900K时，4HCl(g)+O

2(g)2Cl2(g)+2H2O(g)，反应自发。

①该反应是放热还是吸热，判断并说明理由。

②900K时，体积比为4：l的HCl和O2在恒温恒容的密闭容器中发

生反应，HCl的平衡转化率α(HCl)随压强(P)变化曲线如图。保持其他条件不变，升温到T K(假定反应历程不变)，请画出压强在1.5×l05~4.5×105Pa范围内，HCl的平衡转化率α(HCl)随压强(P)变化曲线示意图。(2)已知：Cl2(g)+2NaOH(aq)=NaCl(aq)+NaClO(aq)+H2O(l)△H l=－102kJ·molˉ1

3Cl2(g)+6NaOH(aq)=5NaCl(aq)+NaClO3(aq)+3H2O(1)△H2=－422kJ·molˉ1

①写出在溶液中NaClO分解生成NaClO3的热化学方程式:。

②用过量的冷NaOH溶液吸收氯气，制得NaClO溶液(不含NaClO3)，此时ClOˉ的浓度为c0mol·Lˉ1；加热时NaClO转化为NaClO3，测得t时刻溶液中ClOˉ浓度为c t mol·Lˉ1，写出该时刻溶液中Clˉ浓度的表达式；c(Clˉ)=mol·L-1(用c0、c t表示)。

③有研究表明，生成NaClO3的反应分两步进行：I.2ClOˉ=ClO2ˉ+ClˉII.ClO2ˉ+ClOˉ=ClO3ˉ+Clˉ常温下，反应II能快速进行，但氯气与NaOH溶液反应很难得到NaClO3，试用碰撞理论解释其原

因：。(3)电解NaClO3水溶液可制备NaClO4。在电解过程中由于阴极上吸附氢气，会使电解电压升高，电解效率

下降。为抑制氢气的产生，可选择合适的物质(不引入杂质)，写出该电解的总化学方程式

。

5．氨气及其相关产品是基本化工原料，在化工领域中具有重要的作用。

(1)以Fe为催化剂，0.6mol氮气和1.8mol氢气在恒温、容积恒定为

1L的密闭容器中反应生成氨气，20min后达到平衡，氮气的物质的量为

0.3mol。①在第25min时，保持温度不变，将容器体积迅速增大至2L并

保持恒容，体系达到平衡时N2的总转化率为38.2%。请画出从第25min

起H2的物质的量浓度随时间变化的曲线。

②该反应体系未达到平衡时，催化剂对逆反应速率的影响是

（填增大、减少或不变）。

(2)①N2H4是一种高能燃料，有强还原性，可通过NH3和NaClO反应制得，写出该制备反应的化学方程式

。

②N2H4的水溶液呈弱碱性，室温下其电离常数K1≈1.0×10－6，则0.01mol·L－1N2H4水溶液的pH等于（忽略N2H4的二级电离和H2O的电离）。

③已知298K和101kPa条件下：N2(g)+3H2(g)＝2NH3(g)ΔH1,2H2(g)+O2(g)＝2H2O(l)ΔH2,

2H2(g)+O2(g)＝2H2O(g)ΔH3,4NH3(g)+O2(g)＝2N2H4(l)+2H2O(l)ΔH4

则N2H4(l)的标准燃烧热ΔH＝。

(3)科学家改进了NO2转化为HNO3的工艺(如虚框所示)，在较高的操作压力下，提高N2O4/H2O的质量比和O2的用量，能制备出高浓度的硝酸。

实际操作中，应控制N2O4/H2O质量比高于5.11，对此请给出合理解释

。6．由某精矿石（MCO3·ZCO3）可以制备单质M，制备过程中排放出的二氧化碳可以作为原料制备甲醇，取该矿石样品1.84g，高温灼烧至恒重，得到0.96g仅含两种金属氧化物的固体，其中m(M)︰m(Z)＝3︰5，请回答：(1)该矿石的化学式为。

(2)①以该矿石灼烧后的固体产物为原料，真空高温条件下用单质硅还原，仅得到单质M和一种含氧酸盐

（只含Z、Si和O元素，且Z和Si的物质的量之比为2︰1）。写出该反应的化学方程式。

②单质M还可以通过电解熔融MCl2得到。不能用电解MCl2

溶液的方法制备M的理由

是。

(3)一定条件下，由CO2和H2制备甲醇的过程中含有下列反应：

反应1：CO 2(g)＋H2(g)CO(g)＋H2O(g)△H1

反应2：CO(g)＋2H

2(g)CH3OH(g)△H2

反应3：CO 2(g)＋3H2(g)CH3OH(g)＋H2O(g)△H3

其对应的平衡常数分别为K1、K2、K3，它们随温度变化的曲线如图1所示。则△H2△H3（填“大于”、“小于”或“等于”），理由是。

(4)在温度T1时，使体积比为3︰1的H2和CO2在体积恒定的密闭容器

内进行反应。T1温度下甲醇浓度随时间变化曲线如图2所示；不改

变其他条件，假定t时刻迅速降温到T2，一段时间后体系重新达到

平衡。试在图2中画出t时刻后甲醇浓度随时间变化至平衡的示意

曲线。

7．(1)氮化铝(AlN)是一种人工合成的非氧化物陶瓷材料，可在温度高

于1500℃时，通过碳热还原法制得。实验研究认为，该碳热还原反应分

两步进行：①Al2O3在碳的还原作用下生成铝的气态低价氧化物X（X

中Al与O的质量比为6.75:2）；②在碳存在下，X与N2反应生成AlN。

请回答：(1)X的化学式为。

(2)碳热还原制备氮化铝的总反应化学方程式为：Al2O3(s)+3C(s)+

N

2(g)2AlN(s)+3CO(g)

①在温度、容积恒定的反应体系中，CO浓度随时间的变化关系

如下图曲线甲所示。下列说法不正确

．．．的是。

A．从a、b两点坐标可求得从a到b时间间隔内该化学反应的平均速率

B．c点切线的斜率表示该化学反应在t时刻的瞬时速率

C．在不同时刻都存在关系：v(N2)=3v(CO)

D．维持温度、容积不变，若减少N2的物质的量进行反应，曲线甲将转变为曲线乙

②该反应在高温下自发进行，则随着温度升高，反应物Al2O3的平衡转化率将，（填“增大”、“不变”或“减小”），理由是

。③一定温度下，在压强为p的反应体系中，平衡时N2的转化率为α，CO的物质的量浓度为c；若温度

不变，反应体系的压强减小为0.5p，则N2的平衡转化率将α（填“<”、“＝”或“>”），平衡时CO的物质的量浓度。A．小于0.5c B．大于0.5c，小于c C．等于c D．大于c (3)在氮化铝中加入氢氧化钠溶液，加热，吸收产生的氨气，进一步通过酸碱滴定法可以测定氮化铝产品

中氮的含量。写出上述过程中氮化铝与氢氧化钠溶液反应的化学方程式。8．2016杭州G20峰会期间，中美两国共同交存参加《巴黎协定》法律文书，展示了应对全球性问题的雄心和决心。其中燃煤、汽车、工业尾气排放等途径产生的CO、NO x的有效消除成为环保领域的重要课题。请根据题目提供信息回答相关问题。Ⅰ．已知：N2(g)+O2(g)＝2NO(g)?H=+180.5kJ·mol-1

2C(s)+O2(g)＝2CO(g)?H=-221.0kJ·mol-1C(s)+O2(g)＝CO2(g)?H=-393.5kJ·mol-1

(1)汽车尾气转化器中发生的反应为：2NO(g)+2CO(g)N

2(g)+2CO2(g)，此反应的?H=；

(2)汽车燃油不完全燃烧时产生CO,有人设想选择合适的催化剂按下列反应除去CO:2CO(g)＝2C(s)+O2(g)，

则该反应能否自发进行并说明理由：。Ⅱ．已知：用NH3催化还原NO x时包含以下反应。

反应①：4NH 3(g)+6NO(g)5N2(g)+6H2O(l)?H1<0

反应②：4NH 3(g)+6NO2(g)5N2(g)+3O2(g)+6H2O(l)?H2>0

反应③：2NO(g)+O

2(g)2NO2(g)?H3<0

(3)为探究温度及不同催化剂对反应①的影响，分别在不同温度、

不同催化剂下，保持其它初始条件不变重复实验，在相同时间内测得N2浓度变化情况如右图所示。下列说法正确的是。

A．在催化剂甲的作用下反应的平衡常数比催化剂乙时大

B．反应在N点达到平衡，此后N2浓度减小的原因可能是温度升高，平衡向左移动

C．M点后N2浓度减小的原因可能是温度升高发生了副反应

D．M点后N2浓度减小的原因可能是温度升高催化剂活性降低了

(4)右图中虚线为反应③在使用催化剂条件下，起始O2、NO投料比

和NO平衡转化率的关系图。当其他条件完全相同时，用实线画出

不使用催化剂情况下，起始O2、NO投料比和NO平衡转化率的关

系示意图。

(5)由NO2、O2、熔融盐NaNO3组成的燃料电池如下图所示，在使用过程中石墨Ⅰ电极反应生成一种氧化物Y，请写出石墨Ⅱ极的电极反应式：

。

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30.化学反应原理参考答案：

1．(一)(1)d

(2)2(CH3)4NCl＋2H2O通电2(CH3)4NOH＋H2↑＋Cl2↑

(二)(1)BC

(2)0.67(或67%)

(3)提高乙醇转化率；提高反应温度，从而加快反应速率；有利于后续产物分离

(4)ACD

2．(一)(1)C

(2)温度升高，加快反应速率；温度升高使平衡正移的作用大于压强增大使平衡逆移的作用。

(3)①1.95②催化剂显著降低了C10H12→C10H8的活化能，

反应生成的C10H12快速转化为C10H8。

③作图：

(二)Fe2O3＋6e－＋3H2O＝2Fe＋6OH－

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3．(1)Al2O3(s)＋3C(s)＋N2(g)=2AlN(s)＋3CO(g)ΔH＝1026kJ·mol－1高温

(2)①CD②625V2

a2

③

(3)CO2＋6H2O＋8e－=CH4＋8OH－

4．(1)①放热反应，ΔS<0且反应自发

②

(2)①3NaClO(aq)=2NaCl(aq)＋NaClO3(aq)

ΔH＝－116kJ·mol－1

②c 0＋2(c 0－c t )3(或5c 0－2c t

3

)

③反应Ⅰ的活化能高，

活化分子百分数低，不利于ClO －

向ClO －

3转化(3)2NaClO 3＋O 2通电2NaClO 4

5．

(1)

①②增大

(2)

①2NH 3＋NaClO ＝N 2H 4＋NaCl ＋H 2O

②10③32ΔH 2―ΔH 1―1

2

ΔH 4

(3)

2N 2O 4＋2H 2O ＋O 2＝4HNO 3，N 2O 4/H 2O 质量比等于5.11时恰好完全反

应；高于5.11是为了提高N 2O 4浓度，有利于平衡正向移动，得到高浓度的硝酸。

6．(1)MgCO 3·CaCO 3

(2)①2MgO ＋2CaO ＋Si=====高温

Ca 2SiO 4＋2Mg

②电解MgCl 2溶液时，阴极上H +比Mg 2+容易得电子，电极反应式2H 2O ＋2e －

=H 2↑＋2OHˉ，所以不能得

到Mg 单质(3)小于由图1可知，随着温度升高，K 1增大，则ΔH 1>0，根据盖斯定律又得ΔH 3＝ΔH 1＋ΔH 2，所以

ΔH 2<ΔH 3

(4)

7．(1)Al2O；

(2)①CD；

②增大；该反应在高温下自发，且△S＞0，所以△H＞0，即正反应为吸热反应，则升高温度，平衡向

正方向移动。

③＞；B；

(3)AlN+NaOH+H2O NaAlO2+NH3↑

8．(1)-746.5kJ·molˉ1(2)否；该反应△H>0，△S<0(3)CD

(4)画图实线与虚线重合(5)O2＋4eˉ＋2N2O5=4NO3ˉ