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专题66 原理综合题
——反应热+速率+平衡+电化学
1．【2023年北京卷】尿素 合成的发展体现了化学科学与技术的不断进步。
（1）十九世纪初，用氰酸银 与 在一定条件下反应制得 ，实现了由无机物到有
机物的合成。该反应的化学方程式是 。
（2）二十世纪初，工业上以 和 为原料在一定温度和压强下合成尿素。反应分两步：
ⅰ． 和 生成 ；
ⅱ． 分解生成尿素。
结合反应过程中能量变化示意图，下列说法正确的是 (填序号)。
a．活化能：反应ⅰ<反应ⅱ
b．ⅰ为放热反应，ⅱ为吸热反应
c．
（3）近年研究发现，电催化 和含氮物质( 等)在常温常压下合成尿素，有助于实现碳中和及解决含
氮废水污染问题。向一定浓度的 溶液通 至饱和，在电极上反应生成 ，电解原理
如图所示。①电极 是电解池的 极。
②电解过程中生成尿素的电极反应式是 。
（4）尿素样品含氮量的测定方法如下。
已知：溶液中 不能直接用 溶液准确滴定。
①消化液中的含氮粒子是 。
②步骤ⅳ中标准 溶液的浓度和消耗的体积分别为 和 ，计算样品含氮量还需要的实验数据有
。
2．【2022年重庆卷】反应 在工业上有重要应用。
（1）该反应在不同温度下的平衡常数如表所示。
温度/℃ 700 800 830 1000
平衡常
1.67 1.11 1.00 0.59
数
①反应的△H_____0(填“>”“<”或“=”)。
②反应常在较高温度下进行，该措施的优缺点是_____。
（2）该反应常在Pd膜反应器中进行，其工作原理如图所示。①利用平衡移动原理解释反应器存在Pd膜时具有更高转化率的原因是_____。
②某温度下，H 在Pd膜表面上的解离过程存在如下平衡： ，其正反应的活化能远小于逆反
2
应的活化能。下列说法错误的是_____。
A．Pd膜对气体分子的透过具有选择性
B．过程2的△H＞0
C．加快Pd膜内H原子迁移有利于H 的解离
2
D．H原子在Pd膜表面上结合为H 的过程为放热反应
2
③同温同压下，等物质的量的CO和HO通入无Pd膜反应器，CO的平衡转化率为75%；若换成Pd
2
膜反应器，CO的平衡转化率为90%，则相同时间内出口a和出口b中H 的质量比为_____。
2
（3）该反应也可采用电化学方法实现，反应装置如图所示。
①固体电解质采用______(填“氧离子导体”或“质子导体”)。
②阴极的电极反应式为______。
③同温同压下，相同时间内，若进口Ⅰ处n(CO)：n(H O)=a：b，出口Ⅰ处气体体积为进口Ⅰ处的y倍，
2
则CO的转化率为_____(用a，b，y表示)。
3．（2021·北京真题）某小组实验验证“Ag++Fe2+ Fe3++Ag↓”为可逆反应并测定其平衡常数。
（1）实验验证
实验I：将0.0100 mol/L Ag SO 溶液与0.0400 mo/L FeSO 溶液(pH=1)等体积混合，产生灰黑色沉淀，溶液
2 4 4
呈黄色。
实验II：向少量Ag粉中加入0.0100 mol/L Fe (SO ) 溶液(pH=1)，固体完全溶解。
2 4 3
①取I中沉淀，加入浓硝酸，证实沉淀为Ag。现象是_______。
②II中溶液选用Fe (SO )，不选用Fe(NO ) 的原因是_______。
2 4 3 3 3综合上述实验，证实“Ag++Fe2+ Fe3++Ag↓”为可逆反应。
③小组同学采用电化学装置从平衡移动角度进行验证。补全电化学装置示意图,写出操作及现象
_______。
（2）测定平衡常数
实验Ⅲ：一定温度下，待实验Ⅰ中反应达到平衡状态时，取v mL上层清液，用c mol/L KSCN标准溶液滴
1
定Ag+，至出现稳定的浅红色时消耗KSCN标准溶液v mL。
1
资料：Ag++SCN- AgSCN↓（白色） K=1012
Fe3++SCN- FeSCN2+（红色） K=102.3
①滴定过程中Fe3+的作用是_______。
②测得平衡常数K=_______。
（3）思考问题
①取实验I的浊液测定c(Ag+)，会使所测K值_______(填“偏高”“偏低”或“不受影响”)。
②不用实验II中清液测定K的原因是_______。
4．【2021年重庆卷】含结晶水的无机物可应用在吸波材料、电极材料和相变储能材料等领域。胆矾
(CuSO ·5H O)是一种重要的结晶水合物。
4 2
（1）硫酸铜参比电极具有电位稳定的优点，可用于土壤环境中钢质管道的电位监测。测量的电化学原理
如图所示。回答下列问题：①负极的电极反应式为_______。
②测量后参比电极中CuSO 溶液的浓度_______(填"变大”，“变小”或“不变")。
4
（2）把胆矾放到密闭容器内，缓缓抽去其中的水气，胆矾分三次依次脱水，各步脱水过程为一系列的动
态平衡，反应式如下(脱水过程为吸热反应)。
反应I：CuSO ·5H O (s) CuSO ·3H O (s) + 2H O(g)
4 2 4 2 2
反应II：CuSO ·3H O (s) CuSO ·H O (s) + 2H O(g)
4 2 4 2 2
反应III：CuSO ·H O (s) CuSO (s) + H O(g)
4 2 4 2
如图为50°C时水合物中水的质量分数 w与压强p(H O)的关系图，回答下列问题：
2
①用无水CuSO 检验乙醇中含有微量水的现象是_______。
4
②反应Ⅰ对应的线段为_______(填“ab”、“ed”或“ef”)。
③反应Ⅱ的平衡常数K=_______Pa2。
p
④反应III在60°C和50°C的平衡压强p(H O)分别为p 和p，则p_______ p (填*>”、“<”或“=”)。
2 1 2 2 2
⑤当样品状态c点下网到M点，体系存在的固体有_______； 转化率为_______% (保留小数点后两位)。
⑥25°C时为了保持CuSO ·5H O晶体纯度，可将其存在盛有大量NaCO· H O晶体(平衡压强
4 2 2 3 2
p(H O)=706Pa)的密闭容器中，简述其理由_______。
2
5．【2022年湖南卷】2021年我国制氢量位居世界第一，煤的气化是一种重要的制氢途径。回答下列问题：
（1）在一定温度下，向体积固定的密闭容器中加入足量的 和 ，起始压强为 时，发
生下列反应生成水煤气：
Ⅰ.
Ⅱ.
①下列说法正确的是_______；
A．平衡时向容器中充入惰性气体，反应Ⅰ的平衡逆向移动
B．混合气体的密度保持不变时，说明反应体系已达到平衡
C．平衡时 的体积分数可能大于D．将炭块粉碎，可加快反应速率
②反应平衡时， 的转化率为 ，CO的物质的量为 。此时，整个体系_______(填“吸
收”或“放出”)热量_______kJ，反应Ⅰ的平衡常数 _______(以分压表示，分压=总压×物质
的量分数)。
（2）一种脱除和利用水煤气中 方法的示意图如下：
①某温度下，吸收塔中 溶液吸收一定量的 后， ，则该溶液的
_______(该温度下 的 )；
②再生塔中产生 的离子方程式为_______；
③利用电化学原理，将 电催化还原为 ，阴极反应式为_______。
6．【2022年河北卷】氢能是极具发展潜力的清洁能源，以氢燃料为代表的燃料电池有良好的应用前景。
（1） 时， 燃烧生成 )放热 ， 蒸发吸热 ，表示 燃烧热的热化学方
程式为_______。
（2）工业上常用甲烷水蒸气重整制备氢气，体系中发生如下反应。
Ⅰ.
Ⅱ.
①下列操作中，能提高 平衡转化率的是_______ (填标号)。
A．增加 用量 B．恒温恒压下通入惰性气体
C．移除 D．加入催化剂
②恒温恒压条件下， 和 反应达平衡时， 的转化率为 ， 的物
质的量为 ，则反应Ⅰ的平衡常数 _______ (写出含有A．b的计算式；对于反应
， ，x为物质的量分数)。其他条件不变，
起始量增加到 ，达平衡时， ，平衡体系中 的物质的量分数为_______(结果保留两位有效数字)。
（3）氢氧燃料电池中氢气在_______(填“正”或“负”)极发生反应。
（4）在允许 自由迁移的固体电解质燃料电池中， 放电的电极反应式为_______。
（5）甲醇燃料电池中，吸附在催化剂表面的甲醇分子逐步脱氢得到CO，四步可能脱氢产物及其相对能量
如图，则最可行途径为a→_______(用 等代号表示)。
7．【2022年江苏卷】氢气是一种清洁能源，绿色环保制氢技术研究具有重要意义。
（1）“ 热电循环制氢”经过溶解、电解、热水解和热分解4个步骤，其过程如图所示。
①电解在质子交换膜电解池中进行。阳极区为酸性 溶液，阴极区为盐酸，电解过程中 转化为
。电解时阳极发生的主要电极反应为_______(用电极反应式表示)。
②电解后，经热水解和热分解的物质可循环使用。在热水解和热分解过程中，发生化合价变化的元素有
_______(填元素符号)。
（2）“ 热循环制氢和甲酸”的原理为：在密闭容器中，铁粉与吸收 制得的 溶
液反应，生成 、 和 ； 再经生物柴油副产品转化为Fe。
①实验中发现，在 时，密闭容器中 溶液与铁粉反应，反应初期有 生成并放出 ，该
反应的离子方程式为_______。
②随着反应进行， 迅速转化为活性 ，活性 是 转化为 的催化剂，其可能
反应机理如图所示。根据元素电负性的变化规律。如图所示的反应步骤Ⅰ可描述为_______。③在其他条件相同时，测得Fe的转化率、 的产率随 变化如题图所示。 的产率随
增加而增大的可能原因是_______。
（3）从物质转化与资源综合利用角度分析，“ 热循环制氢和甲酸”的优点是_______。
8．【2022年北京卷】煤中硫的存在形态分为有机硫和无机硫( 、硫化物及微量单质硫等)。库仑滴定
法是常用的快捷检测煤中全硫含量的方法。其主要过程如下图所示。
已知：在催化剂作用下，煤在管式炉中燃烧，出口气体主要含 。
（1）煤样需研磨成细小粉末，其目的是___________。
（2）高温下，煤中 完全转化为 ，该反应的化学方程式为___________。
（3）通过干燥装置后，待测气体进入库仑测硫仪进行测定。
已知：库仑测硫仪中电解原理示意图如下。检测前，电解质溶液中 保持定值时，电解池不工作。待
测气体进入电解池后， 溶解并将 还原，测硫仪便立即自动进行电解到 又回到原定值，测定结束，通过测定电解消耗的电量可以求得煤中含硫量。
① 在电解池中发生反应的离子方程式为___________。
②测硫仪工作时电解池的阳极反应式为___________。
（4）煤样为 ，电解消耗的电量为x库仑，煤样中硫的质量分数为___________。
已知：电解中转移 电子所消耗的电量为96500库仑。
（5）条件控制和误差分析。
①测定过程中，需控制电解质溶液 ，当 时，非电解生成的 使得测得的全硫含量偏小，生成
的离子方程式为___________。
②测定过程中，管式炉内壁上有 残留，测得全硫量结果为___________。(填“偏大”或“偏小”)
9．（2021·湖南真题）氨气中氢含量高，是一种优良的小分子储氢载体，且安全、易储运，可通过下面两
种方法由氨气得到氢气。
方法I：氨热分解法制氢气
相关化学键的键能数据
化学键
键能 946 436.0 390.8
一定温度下，利用催化剂将 分解为 和 。回答下列问题：
（1）反应 _______ ；
（2）已知该反应的 ，在下列哪些温度下反应能自发进行？_______(填标号)
A．25℃ B．125℃ C．225℃ D．325℃
（3）某兴趣小组对该反应进行了实验探究。在一定温度和催化剂的条件下，将 通入3L的密闭
容器中进行反应(此时容器内总压为200kPa)，各物质的分压随时间的变化曲线如图所示。①若保持容器体积不变， 时反应达到平衡，用 的浓度变化表示 时间内的反应速率
_______ (用含 的代数式表示)
② 时将容器体积迅速缩小至原来的一半并保持不变，图中能正确表示压缩后 分压变化趋势的曲线
是_______(用图中A．B．C．d表示)，理由是_______；
③在该温度下，反应的标准平衡常数 _______。(已知：分压=总压×该组分物质的量分数，对于
反应 ， ，其中 ， 、 、 、
为各组分的平衡分压)。
方法Ⅱ：氨电解法制氢气
利用电解原理，将氨转化为高纯氢气，其装置如图所示。
（4）电解过程中 的移动方向为_______(填“从左往右”或“从右往左”)；
（5）阳极的电极反应式为_______。
10．（2021·河北真题）当今，世界多国相继规划了碳达峰、碳中和的时间节点。因此，研发二氧化碳利用技术，降低空气中二氧化碳含量成为研究热点。
（1）大气中的二氧化碳主要来自于煤、石油及其他含碳化合物的燃烧。已知25℃时，相关物质的燃烧热
数据如表：
物质 H(g) C(石墨，s) C H(l)
2 6 6
燃烧热△H(kJ•mol-1) -285.8 -393.5 -3267.5
（1）则25℃时H(g)和C(石墨，s)生成C H(l)的热化学方程式为________。
2 6 6
（2）雨水中含有来自大气的CO，溶于水中的CO 进一步和水反应，发生电离：
2 2
①CO(g)=CO (aq)
2 2
②CO(aq)+H O(l)=H+(aq)+HCO (aq)
2 2
25℃时，反应②的平衡常数为K 。
2
溶液中CO 的浓度与其在空气中的分压成正比(分压=总压×物质的量分数)，比例系数为
2
ymol•L-1•kPa-1，当大气压强为pkPa，大气中CO(g)的物质的量分数为x时，溶液中H+浓度为
2
________mol•L-1(写出表达式，考虑水的电离，忽略HCO 的电离)
（3）105℃时，将足量的某碳酸氢盐(MHCO )固体置于真空恒容容器中，存在如下平衡：2MHCO (s)
3 3
MCO(s)+HO(g)+CO(g)。上述反应达平衡时体系的总压为46kPa。
2 3 2 2
保持温度不变，开始时在体系中先通入一定量的CO(g)，再加入足量MHCO (s)，欲使平衡时体系中
2 3
水蒸气的分压小于5kPa，CO(g)的初始压强应大于________kPa。
2
（4）我国科学家研究Li—CO 电池，取得了重大科研成果，回答下列问题：
2
①Li—CO 电池中，Li为单质锂片，则该电池中的CO 在___(填“正”或“负”)极发生电化学反应。研究
2 2
表明，该电池反应产物为碳酸锂和单质碳，且CO 电还原后与锂离子结合形成碳酸锂按以下4个
2
步骤进行，写出步骤Ⅲ的离子方程式。
Ⅰ.2CO +2e-=C O Ⅱ.C O =CO +CO
2 2 2 2
Ⅲ.__________ Ⅳ.CO +2Li+=Li CO
2 3
②研究表明，在电解质水溶液中，CO 气体可被电化学还原。
2
Ⅰ.CO 在碱性介质中电还原为正丙醇(CHCHCHOH)的电极反应方程式为_________。
2 3 2 2
Ⅱ.在电解质水溶液中，三种不同催化剂(a、b、c)上CO 电还原为CO的反应进程中(H+被还原为H 的反
2 2
应可同时发生)，相对能量变化如图.由此判断，CO 电还原为CO从易到难的顺序为_______(用
2
a、b、c字母排序)。11．（2020·北京真题）HO 是一种重要的化学品，其合成方法不断发展。
2 2
（1）早期制备方法：Ba(NO ) BaO BaO 滤液 HO
3 2 2 2 2
①I为分解反应，产物除BaO、O 外，还有一种红棕色气体。该反应的化学方程式是____。
2
②II为可逆反应，促进该反应正向进行的措施是____。
③III中生成HO，反应的化学方程式是____。
2 2
④减压能够降低蒸馏温度，从HO 的化学性质角度说明V中采用减压蒸馏的原因：____。
2 2
（2）电化学制备方法：已知反应2HO=2H O+O↑能自发进行，反向不能自发进行，通过电解可以实现由
2 2 2 2
HO和O 为原料制备HO，如图为制备装置示意图。
2 2 2 2
①a极的电极反应式是____。
②下列说法正确的是____。
A．该装置可以实现电能转化为化学能
B．电极b连接电源负极
C．该方法相较于早期剂备方法具有原料廉价，对环境友好等优点
