1、- 1 -专题 18 化学反应原理1H 2O2广泛应用于医疗卫生、化学合成等领域。（1）H 2O2的电子式是_。（2）趣味实验“大象牙膏”的实验原理是 H2O2溶液在 KI 催化作用下分解，反应的机理可表示为：iH 2O2(l)+I (aq)= H2O(l)+IO (aq) H 1 = +a kJ/moL（a 0）iiH 2O2(l)+_。 2H2O2(l)=2H2O(l)+O2(g) H=196kJ/mol，补全反应 ii_（用热化学方程式表示） 。 某小组在研究影响 H2O2分解速率的因素时得到图 1 的数据关系，由此得出的结论是_。 已知：i 的反应速率小于 ii 的反应速率，在图 2
2、画出 H2O2溶液中加入 KI 后， “反应过程能量”示意图。_（3）为分析不同试剂是否对 H2O2分解有催化作用，该小组向四支盛有 10mL5% H2O2的试管中滴加不同溶液，实验记录如下：试管 滴加试剂2 滴 1mol/LNaCl2 滴 1mol/L CuSO42 滴 1mol/L CuSO4和 2 滴 1mol/LNaCl2 滴 1mol/L CuSO4和 4 滴 1mol/L NaCl产生气泡情况 无气泡产生 均产生气泡，且气泡速率从到依次加快实验的目的是_，由实验（3）可得出的结论是_。- 2 -【答案】 H2O2(l) + IO (aq) = H2O(l) + O2(g) + I
3、(aq) H= -（196+a）kJ/moL H2O2的分解反应速率与 c(H2O2)和 c(I )成正比或答：在其它条件不变时，催化剂的浓度或 c(I )越大，H 2O2的分解速率越大，c(I )不变时，H 2O2浓度越大，分解速率越大 对比实验，证明 NaCl 对 H2O2分解没有催化作用 NaCl 对 H2O2分解没有催化作用，CuSO 4对 H2O2分解有催化作用，NaCl 在 CuSO4存在时对 H2O2分解有催化作用，且 NaCl 浓度越大催化效果越强2甲醇是重要的化工原料，发展前景广阔。（1）利用甲醇可制成微生物燃料电池（利用微生物将化学能直接转化成电能的装置） 。某微生物燃料电
4、池装置如右图所示：A 极是_极（填“正”或“负” ） ，其电极反应式是_。- 3 -（2）研究表明 CO2加氢可以合成甲醇。CO 2和 H2可发生如下两个反应：ICO 2(g) + 3H2(g) CH3OH(g) + H2O(g) H 1IICO 2(g) + H2(g) CO(g) + H2O(g) H 2反应 I 的化学平衡常数表达式 K_。有利于提高反应 I 中 CO 2的平衡转化率的措施有_（填序号） 。a使用催化剂 b加压 c增大 CO2和 H2的初始投料比研究温度对于甲醇产率的影响。在 210 290 ，保持原料气中 CO2和 H2的投料比不变，按一定流速通过催化剂甲，主要发生反应
5、 I，得到甲醇的实际产率、平衡产率与温度的关系如右图所示。H 1_0（填“” 、 “”或“” ） ，其依据是_。某实验控制压强一定，CO 2和 H2初始投料比一定，按一定流速通过催化剂乙，经过相同时间测得如下实验数据（反应未达到平衡状态）：T（K） CO2实际转化率（%） 甲醇选择性（%） 【注】543 12.3 42.3553 15.3 39.1【注】甲醇选择性：转化的 CO2中生成甲醇的百分比 表中实验数据表明，升高温度，CO 2的实际转化率提高而甲醇的选择性降低，其原因是_。【答案】 负 CH3OH 6e + H2O = CO2 + 6H+ 322(HO)cCc b 温度升高，甲醇的平衡
6、产率降低 温度升高，I、II 的反应速率均加快，但对 II 的反应速率的影响更大- 4 -3二氧化碳是主要的温室气体，也是一种工业原料。将其固定及利用，有利于缓解温室效应带来的环境问题。（1）用二氧化碳合成甲醇。已知：2H 2(g)O 2(g)2H 2O(g) H1484 kJ/mol2CH3OH(g) 3O 2(g)2CO 2(g)+4H2O(g) H21348 kJ/mol在催化剂作用下，CO 2（g）和 H2（g）反应生成 CH3OH（g）和 H2O（g） ，该反应的热化学方程式是_。（2）用二氧化碳合成低密度聚乙烯（LDPE） 。以纳米二氧化钛膜为工作电极，常温常压电解CO2，可制得
7、LDPE，该电极反应可能的机理如下图所示。 过程中碳元素均发生_反应（填“氧化”或“还原” ） 。 CO 2转化为 LDPE 的电极反应式是（补充完整并配平）_2n CO2 + _ +_= + _。工业上生产 1.4104 kg 的 LDPE，理论上需要标准状况下 CO2的体积是_L。（3）用二氧化碳与环氧丙烷( )反应合成可降解塑料 PPC，同时也能生成副产物 CPC，其化学反应过程中的能量变化如下图所示；在不同温度和压强下，PPC 的选择性（产物中 PPC 的质量与产物总质量的比值）和总产率（产物总质量与反应物投料总质量的比- 5 -值）如下表所示。通过表中数据、可以得出的结论是_；在 2
8、5时，实际生产中选择反应压强为 1.5MPa，而不是 2.0MPa，理由是_。通过表中数据、可知温度升高会使 PPC 的选择性下降，结合上图说明其原因可能是_。【答案】 3H2(g) +CO2(g)CH 3OH(g) + H2O(g) H52 kJ/mol 还原 2.24107 其他条件不变时，压强升高，PPC 的选择性及总产率均增大 压强升高，对生产设备、能源等要求高，成本增大；且压强由 1.5MPa 增大到 2.0PMa，总产率增大并不多 温度升高，可能生成了副产物 CPC- 6 -5氯乙烯是合成聚氯乙烯的单体，制取氯乙烯的方法有乙炔加成法、乙烯氧氯化法等。（1）乙炔加成法包含的主要反应如
9、下：CaO+3C CaC2+COCaC2+2H2OCa(OH) 2+HCCHHCCH+HCl CH2=CHClCaC 2的电子式为_。该方法具有设备简单、投资低、收率高等优点;其缺点是_(列举 2 点)。（2）乙烯氧氯化法包含的反应如下：CH2=CH2(g)+Cl2(g)ClCH 2-CH2Cl(g) H 12CH2=CH2(g)+4HCl(g)+O2(g)2ClCH 2-CH2Cl(g)+2H2O(g)H 2- 7 -ClCH2-CH2Cl(g)CH 2=CHCl(g)+HCl(g)H 3总反应：4CH 2=CH2(g)+2Cl2(g)+O2(g)4CH 2=CHCl(g)+2H2O(g)
10、H 4则H 4=_(用含H 1、H 2、H 3 的代数式表示)。（3）将一定量的 1，2-二氯乙烷充入密闭容器中，发生反应：ClCH 2-CH2Cl(g)CH 2=CHCl(g)+HCl(g)，两 种 物 质 的物 质 的 量分数 (w) 与 温度的关系如图所示。温度低于 290时，氯乙烯的产率为 0，其原因是_;该反应的H_(填“”或“3.25 kPa 减小体系的总压强、及时移出氯乙烯(或将 HCl 溶解除去或升高温度)【解析】(1) CaC2是离子化合物，由乙炔的结构可推知乙炔钙的电子式为； 该方- 8 -5NH 3、N 2H4在工业生产和国防建设中都有广泛应用。回答下列问题：（1）N 2
11、H4 (g) N2(g)+2H2(g) H 1N 2(g)+3H2(g) 2NH3(g) H 27N 2H4(g) 8NH3(g)+3N2(g)+2H2(g) H 3 H 3=_（用含H 1和H 2的代数式表示） 。（2）纳米钴的催化作用下，N 2H4可分解生成两种气体，其中一种能使湿润的红色石蕊试纸变蓝。当反应在不同温度下达到平衡时，混合气体中各组分的体积分数如图所示。该反应的H_（填“”或“ 3N2H4 4NH3+N2 1.2510-3 2406能源问题是人类社会面临的重大课题，甲醇是未来重要的绿色能源之一。（1）利用工业废气 CO 2 可制取甲醇。 下列两个反应的能量关系如图：- 10
12、-则 CO 2与 H 2 反应生成 CH 3OH 的热化学方程式为_。（2）CH 4 和 H 2O(g)通过下列转化也可以制得 CH 3OH；I CH 4(g)+H2O(g) CO(g)+3H2(g) H0II CO(g)+2H 2(g) CH3OH(g) H”或“=”)，判断的理由是_。若反应 II 在恒容密闭容器进行，下列能判断反应 II 达到平衡状态的是_(填字母)。a.CH3OH 的生成速率与消耗 CO 的速率相等b.混合气体的密度不变c 混合气体的总物质的量不变dCH 3OH、CO、H 2的浓度都不再发生变化 在某温度下，将一定量的 CO 和 H2投入 10 L 的密闭容器中发生反应
13、 II， 5 min 时达到平衡，各物质的物质的浓度(molL 1 )变化如下表所示：- 11 -若 5 min 时只改变了某一条件，则所改变的条件是 _； 10 min 时测得各物质浓度如上表，此时 v 正 _v 逆 (填“”或“=”)。【答案】 CO2(g)+3H2(g)=CH3OH(l)+H2O(l) H=-50kJ/mol 0.003mol/(Lmin) 7工业上用 CO 和 H2反应制备二甲醚(CH 3OCH3)的条件是压力 2.010.0MPa，温度 300。设备中进行下列反应，请回答下列问题：CO(g)+2H 2(B) CH3OH(g) H=-90.7kJ/mol2CH 3OH(
14、g) CH3OCH3(g)+H2O(g) H=-23.5kJ/molCO(g)+H 2O(g) CO2(g)+H2(g) H=-41.2kJ/mol- 12 -（1）总反应 3CO(g)+3H2(g)=CH3OCH3(g)+CO2(g)的H=_ 。据此可判断该反应_条件下自发。（2）在温度和容积不变的条件下发生反应，能说明该反应达到平衡状态的依据是_a.容器中压强保持不变 b.混合气体中 c(CO)不变c.v 正 (CO)= v 逆 (H2) d.c(CH3OH)= c(CO)（3）在 2L 的容器中加入 amol CH3OH(g)发生反应，达到平衡后若再加入 amolCH3OH(g)重新达到
15、平衡时，CH 3OH 的转化率_(填“增大” 、 “ 减小”或“不变”)。（4）850时在一体积为 10L 的容器中通入一定量的 CO 和 H2O(g)发生反应，CO 和 H2O(g)浓度变化如图所示。04min 的平均反应速率，v(CO)=_ 。若温度不变，向该容器中加入 4mo1CO(g)、2mo1H 2O(g)、3mo1CO 2(g)和 3molH2(g)，起始时v 正 (CO)_v 逆 (H2)(填“”或“=”)，请结合必要的计算说明理由。_。【答案】 -246.1kJ/mol 低温 ab 不变 0.03mol/(Lmin) K，平衡左移，所以 v 正 = 1.0 6Co 3+CH3O
16、H+H2O=CO2+6Co 2+6H+- 18 -10碳的氧化物对环境的影响较大，CO 是燃煤工业生产中的大气污染物，CO 2则促进了地球的温室效应。给地球生命带来了极大的威胁。(1)已知：甲醇的燃烧热H=-726.4kJmol -1H 2(g)+ 1O2(g)=H2O(l) H=-285.8kJmol -1。则二氧化碳和氢气合成液态甲醇，生成液态水的热化学方程式为_。(2)二氧化碳合成 CH3OH 的热化学方程式为 CO2(g)+3H2(g) CH3OH(g)+H2O(g)H 1，过程中会产生副反应：CO 2(g)+H2(g) CO(g)+H2O(g)H 2。图 1 是合成甲醇反应中温度对C
17、H3OH、CO 的产率影响曲线图，H 2_0(填“”或“”)。增大反应体系的压强，合成甲醇的反应速率_(填“增大” “减小”或“ 不变”)，副反应的化学平衡_(填“向正反应方向” “向逆反应方向”或“不”)移动。(3)以某些过渡金属氧化物作催化剂，二氧化碳与甲烷可转化为乙酸：CO 2(g) +CH4(g)CH3COOH(g) H=+36.0kJmol -1。不同温度下，乙酸的生成速率变化曲线如图 2。结合反应速率，使用催化剂的最佳温度是_，欲提高 CH4的转化率，请提供一种可行的措施：_。- 19 -(4)一定条件下，CO 2 与 NH3 可合成尿素CO(NH 2)2：CO 2(g)+2NH3
18、(g) CO(NH2)2(g)+H2O(g)H。某温度下。在容积为 1L 的恒容密闭容器中,加入一定氨碳比 2nNHCO的 3molCO2 和 NH3的混合气体。图 3 是有关量的变化曲线，其中表示 NH3转化率的是曲线_(填“a”或“b”),曲线 c 表示尿素在平衡体系中的体积分数变化曲线,则 M 点的平衡常数K=_，y=_。【答案】 CO2(g)+ 3H2(g)=CH3OH(l)+H2O(l) H=-131.0 kJmol-1 增大 向逆反应方向 250 增大反应体系的压强或增大 CO2的浓度或使 CH3COOH 液化抽离等 b 20 36.4- 20 -y=0.8.24.moll100%
19、=36.4%，故答案为：b；20；36.4。11一定条件下铁可以和 CO2发生反应：Fe(s)+CO 2(g) FeO(s)+CO(g)；H0- 21 -（1）一定温度下，向某密闭容器中加入足量铁粉并充入一定量的 CO2气体，反应过程中 CO2气体和 CO 气体的浓度与时间的关系如右图所示，则 8 分钟内 CO 的平均反应速率 v(CO)=_。（2）写出该反应平衡常表达式：K=_；下列措施中能使该反应的平衡常数 K 增大的是_（填序号） 。A升高温度 B增大压强 C充入 CO D再加入一些铁粉（3）反应达到平衡后，若保持容器体积不变时，再通入少量的 CO2，则 CO2的转化率将_ （填“增大”
20、 、 “减小” 、 “不变” ） 。（4）铁的重要化合物在生产生活中应用十分广泛。高铁酸钠(Na 2FeO4)是一种新型饮用水消毒剂。高铁酸钠生产方法之一是：强碱性溶液中用NaClO 氧化 Fe(OH)3生成高铁酸钠、氯化钠和另一种常见化合物，该反应的离子方程式为_。高铁电池的总反应为：3Zn+2K 2FeO4+8H2O 3Zn(OH)2+2Fe(OH)3+4KOH下列叙述错误的是_（填序号） 。A放电时每转移 6mol 电子，负极有 2mol K2FeO4被还原B充电时阴极反应为：Zn(OH) 2 +2e-=Zn+ 2OH-C放电时正极反应为：FeO 42-+ 3e-+ 4H2O= Fe(O
21、H)3+ 5OH-D充电时阳极附近溶液的碱性减弱（5）已知：2CO(g)+O 2(g)= 2CO2(g) H=-566 kJ/mol2H2(g)+ O2(g)= 2H2O(g)；H=-483.6 kJ/mol写出 CO 和 H2O(g)作用生成 CO2和 H2的热化学方程式：_。【答案】 0.075mol/(Lmin) K=c(CO)/c(CO2) A 不变 2Fe(OH)3+3ClO- +4OH- =2FeO42-+3Cl-+5H2O A CO (g) +H2O(g)=CO2 (g) +H2 (g) H=-41.2kJ/mol- 22 -12基于 CaSO4为载氧体的天然气燃烧是一种新型绿色
22、的燃烧方式，CaSO 4作为氧和热量的有效载体，能够高效低能耗地实现 CO2的分离和捕获。其原理如下图所示:（1）已知在燃料反应器中发生如下反应：i.4CaSO4(s)+CH4(g)=4CaO(s)+CO2(g)+4SO2(g)+2H2O(g) H 1=akJ/molii.CaSO4(s)+CH4(g)=CaS(s)+CO2(g)+2H2O(g) H 2=bkJ/mol- 23 -. CaS(s)+3CaSO 4(s)= 4CaO(s)+4SO2(g) H 3=ckJ/mol燃料反应器中主反应为_(填“i” “ii”或“”)。反应 i 和 ii 的平衡常数 Kp与温度的关系如图 1，则 a_0
23、(填“ ” “ =“或“1.010 -18C 温度过低，反应速率较慢 温度较高，副反应增多放热CaS、CaSO 4CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(g) H=(b+d)kJ/mol 或 H=(a-c+d)kI/mol【解析】（1）由图示可得，天然气和 CaSO4进入燃料反应器，反应生成 CaS、CO 2和 H2O，故燃料反应器中主反应为 ii。由图 1 可看出，温度越高 lgKp越大，即升温 Kp增大，故反应 i 和反应 ii 都是吸热反应，则 a 和- 24 -13MnO 2可作氧化剂、催化剂和干电池中的去极化剂，通过图 1 装置焙烧 MrCO3可以制取MnO2。已知：2M
24、nO(s)+O 2(g)=2MnO2(s) H 1=a kJ.mol-lMnCO3 (s)=MnO(s)+CO2 (g) H 2=b kJ.mol-l回答下列问题：（1）写出图 1 装置中制取 MnO2的热化学方程式：_(H 用含 a、b 的代数式表示)。（2）一定条件下，在 1L 恒容密闭容器中，该反应达到化学平衡时，CO 2与 O2的物质的量之- 25 -比为 m，氧气的物质的量为 2 mol，则化学平衡常数 K=_。（3）用真空抽气泵不断抽气的目的是_（从化学平衡的角度回答） 。（4）某科研小组对碳酸锰与空气反应制备二氧化锰的条件（焙烧温度和气氛）进行了研究，获得三幅图（如图所示） 。制
25、备时焙烧温度为_，气氛条件为_。图 2 中是在常压(0.1 MPa)下获得的数据，试在图 2 中用虚线画出 10 MPa 下反应温度与转化率的关系图。_【答案】 2MnCO3(s)+O2(g)=2MnO2(s)+2CO2 (g) H=(a+2b) kJ/mol 2rn2 减小 CO2的浓度，使平衡正向移动，提高 MnCO3转化率 350左右（或 325375） 湿空气，其中水分含量为 30%左右（或水分含量为 20%40%） - 26 -14 “低碳经济”备受关注，二氧化碳的回收利用是环保和能源领域研究的热点课题。(1)已知：CO(g)+H 2O(g) H2(g)+CO2(g)H=-41kJm
26、ol -1CH 4(g) C(s)+2H2(g)H=+73kJmol -12CO(g) C(s)+CO2(g)H=-171kJmol -1写出 CO2与 H2反应生成 CH4和水蒸气的热化学方程式：_。(2)CO2与 H2在催化剂作用下可以合成二甲醚，反应原理如下：2CO 2(g)+6H2(g) CH3OCH3(g)+3H2O(g) H。某温度下，向体积为 2L 的密闭容器中充入 CO2与 H2，发生上述反应。测得平衡混合物中 CH3OCH3(g)的体积分数(CH 3OCH3) 与起始投料比 ZZ= 2nCO的关系如图 1所示;CO 2的平衡转化率(a)与温度(T)、压强(p)的关系如图 2
27、所示。- 27 -当 Z=3 时，CO 2的平衡转化率 a=_%。当 Z=4 时，反应达到平衡状态后,CH 3OCH3的体积分数可能是图 1 中的_点(填“D“、“E“或“F“)。由图 2 可知该反应的H_0(选填“” 、 “p2p3 将二甲醚从体系中分离或增大 n(CO2)n(H 2) 3CO2+4Na+4e-=2Na2CO3+C 0.5mol 导电性好、与金属钠不反应、难挥发等(答案合理即给分)15CO 2的大量排放不仅会造成温室效应还会引起海水中富含二氧化碳后酸度增加，可能会杀死一些海洋生物，甚至会溶解掉部分海床，从而造成灾难性的后果。所以二氧化碳的吸收和利用成为当前研究的重要课题。（1
28、）工业上以 CO2与 H2为原料合成甲醇，再以甲醇为原料来合成甲醚。已知：CO 2（g）+3H 2（g） CH3OH（g）+H 2O（g） H 1- 29 -2CH3OH（g） CH3OCH3（g）+H 2O（g） H 2=-24.5 kJmol12CO2（g）+6H 2（g） CH3OCH3（g）+3H 2O（g） H 3=-122.5 kJmol1甲醇的电子式为_；H 1=_kJmol-1（2）某科研小组探究用活性炭处理汽车尾气的可行性，在 T1体积为 2L 的恒温密闭容器中进行了实验，并根据实验数据绘制了如下图像，其中 X 代表 NO 浓度变化，Y 代表 N2和 CO2浓度变化：若 15
29、min，后升高到一定温度，达到新平衡后容器中 N2、CO 2、NO 的浓度之比为 1：1：3，到达到新平衡时 CO2的反应速率与图中 a 点相比较，速率_(填“增大” 、 “减小”或“不变”)，此时平衡常数 K 与 T1相比_(填“增大” 、 “减小”或“不变”)。T 1时该反应的平衡常数为_。如上图所示，若 15min 后改变了一个条件，t 时刻建立新的平衡，b 点坐标(0.6，t)，c 点坐标(0.3，t)。则改变的条件可能是_(填序号)。a扩大容器体积 b升高温度 c使用合适催化剂 d移走部分 NO（3）已知：H 2CO3的电离常数 Ka1=4.410-7，K a2=510-11。25时若用 1L 1mol L-1的NaOH 溶液吸收 CO2，当溶液中 c(CO32-)：c(H 2CO3)=2200，此时该溶液的 pH 值为_。（4）以熔融 K2CO3为电解质的甲醚燃料电池，具有能量转化率高，储电量大等特点，则该电池的负极电极反应式为_。【答案】 49 增大 减小 4 ad 10 CH3OCH312e 6CO 32 =8CO23H 2O- 30 -16十九大报告指出， “建设生态文明是中华民族水续发展的千年大计” 。控制和治理
