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高三第一轮复习理论综合题
理论综合题
1.
(1)已知在常温常压下:
①2CH3OH(l)+3O2(g)=2CO2(g)+4H2O(g)ΔH=-1275.6kJ/mol
②2CO(g)+O2(g)=2CO2(g)ΔH=-566.0kJ/mol
③H2O(g)=H2O(l)ΔH=-44.0kJ/mol;写出甲醇不完全燃烧生成一氧化碳和液态水的热化学方程式:
▲。
(2)已知草酸是一种二元弱酸,草酸氢钠(NaHC2O4)溶液显酸性。
常温下,向10mL0.01mol·L-1H2C2O4溶液中滴加10mL0.01mol·L-1NaOH溶液时,比较溶液中各种离子浓度的大小关系:
▲。
(3)将不同量的CO(g)和H2O(g)分别通入到体积为2L的恒容密闭容器中,进行反应
CO(g)+H2O(g)
CO2(g)+H2(g),得到如下三组数据:
实验组
温度℃
起始量/mol
平衡量/mol
达到平衡所需
时间/min
CO
H2O
H2
CO
1
650
4
2
1.6
2.4
6
2
900
2
1
0.4
1.6
3
3
900
a
b
c
d
t
①实验2条件下平衡常数K=▲。
②实验3中,若平衡时,CO的转化率大于水蒸气,则a/b的值▲(填具体值或取值范围)。
③实验4,若900℃时在此容器中加入CO、H2O、CO2、H2均为1mol,则此时v正▲v逆(填“<”,“>”,“=”)。
(4)某可采用石墨电极电解Na2CrO4溶液,实现了Na2CrO4到Na2Cr2O7的转化,其原理如图所示。
①钠离子交换膜的一种材料是聚丙烯酸钠(
),聚丙烯酸钠单体的结构简式是▲。
②写出阳极的电极反应式▲。
2.(13分)现代炼锌的方法可分为火法(蒸馏法)和湿法(电解法)两大类。
I.火法炼锌工艺如下:
焙烧和蒸馏过程中发生的主要反应有:
2ZnS(s)+3O2(g)==2ZnO(s)+2SO2(g)△H1=akJ·mol-1①
2C(s)+O2(g)==2CO(g)△H2=bkJ·mol-1②
ZnO(s)+CO(g)==Zn(g)+CO2(g)△H3=ckJ·mol-1③
(1)以上三个反应中,一定是放热反应的是▲(填序号)。
(2)反应:
ZnS(s)+C(s)+2O2(g)==Zn(g)+SO2(g)+CO2(g)△H=▲kJ·mol-1
(3)火法炼铜时,高温焙烧第一步反应为:
2CuFeS2+4O2==Cu2S+2FeO+3SO2,产物Cu2S在1200℃高温下继续反应:
2Cu2S+3O2==2Cu2O+2SO2,2Cu2O+Cu2S==6Cu+SO2。
6molCuFeS2和14.25molO2反应,理论上可得到Cu▲mol(假定各步反应都完全)。
Ⅱ.湿法炼锌工艺如下:
(4)写出“浸出”主要反应的离子方程式▲。
(5)“电解”获得锌的电极反应为▲。
(6)该工艺中可循环利用的物质是▲(填化学式)。
3.(14分)利用光能和光催化剂,可将CO2和H2O(g)转化为CH4和O2。
紫外光照射时,在不同催化剂(I、II、III)作用下,CH4产量随光照时间的变化如下左图所示。
(1)①在0-30小时内,CH4的平均生成速率I、II和III从大到小的顺序为_____▲_____;
反应开始后的12小时内,在第______▲______种催化剂的作用下,收集的CH4最多。
②将CO2(g)与H2O(g)通入聚焦太阳能催化反应器中,发生反应:
CO2(g)+2H2O(g)
2O2(g)+CH4(g)。
将2molCO2(g)与6molH2O(g)充入2L恒容密闭容器,某温度下反应达到平衡时测得
CH4的浓度为0.75mol/L,则该反应的平衡常数K=__________;若开始向2L恒容密闭
容器中充入4molCO2(g)与12molH2O(g),则在相同温度下达到平衡时CO2的平衡转化率
为________(计算结果保留两位有效数字)。
(2)用CH4催化还原NOx可以消除氮氧化物的污染。
例如:
CH4(g)+4NO2(g)=4NO(g)+CO2(g)+2H2O(g)△H=-574kJ·mol-1
CH4(g)+4NO(g)=2N2(g)+CO2(g)+2H2O(g)△H=-1160kJ·mol-1。
若用标准状况下4.48LCH4还原NO2至N2,整个过程中转移的电子总数为_________(阿伏加德罗常数的值用NA表示),放出的热量为_________kJ。
(3)利用太阳光分解水制氢是未来解决能源危机的理想方法之一。
某研究小组设计了如上右图所示的循环系统实现光分解水制氢。
反应过程中所需的电能由太阳能光电池提供,反应体系中I2和Fe3+等可循环使用。
①写出电解池B和光催化反应池中反应的离子方程式:
_______________________、__________________________________。
②若电解池A中生成3.36LH2(标准状况),则电解池B中生成Fe2+的物质的量为______。
4.(10分)二甲醚是一种重要的清洁燃料,可替代氟利昂作制冷剂等。
工业上可利用煤的气化产物(水煤气)合成二甲醚。
(1)利用水煤气合成二甲醚的三步反应如下:
①2H2(g)+CO(g)CH3OH(g)ΔH=-90.8kJ·mol-1
②2CH3OH(g)CH3OCH3(g)+H2O(g)ΔH=-23.5kJ·mol-1
③CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)ΔH=-41.3kJ·mol-1
总反应:
3H2(g)+3CO(g)CH3OCH3(g)+CO2(g)的ΔH=。
(2)已知反应②2CH3OH(g)CH3OCH3(g)+H2O(g)某温度下的平衡常数为64。
此温度下,在密闭容器中加入CH3OH,反应到某时刻测得各组分的浓度如下:
物质
CH3OH
CH3OCH3
H2O
浓度/(mol·L-1)
1.44
9.6
9.6
比较此时正、逆反应速率的大小:
v正v逆(填“>”、“<”或“=”)。
(3)将燃煤废气中的CO2转化为二甲醚的反应原理为:
2CO2(g)+6H2(g)CH3OCH3(g)+3H2O(g)
已知一定条件下,该反应中CO2的平衡转化率随温度、投料比[n(H2)/n(CO2)]的变化曲线如下左图:
若温度升高,则反应的平衡常数K将(填“增大”、“减小”或“不变”);在其他条件不变时,请在右图中画出平衡时CH3OCH3的体积分数随投料比[n(H2)/n(CO2)]变化的曲线图。
5.(14分)氮的化合物合成、应用及氮的固定一直是科学研究的热点。
(1)以CO2与NH3为原料合成化肥尿素的主要反应如下:
①2NH3(g)+CO2(g)=NH2CO2NH4(s);ΔH=-159.47kJ·mol-1
②NH2CO2NH4(s)=CO(NH2)2(s)+H2O(g);ΔH=akJ·mol-1
③2NH3(g)+CO2(g)=CO(NH2)2(s)+H2O(g);ΔH=-86.98kJ·mol-1
则a为▲。
(2)反应2NH3(g)+CO2(g)
CO(NH2)2(l)+H2O(g)在合成塔中进行。
下图7中Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ三条曲线为合成塔中按不同氨碳比[n(NH3)/n(CO2)]和水碳比[n(H2O)/n(CO2)]投料时二氧化碳转化率的情况。
脱氮效率/%
Ⅱ
Ⅰ
4.0
4.5
3.5
Ⅲ
N2
尿素浓度/%
n(NH3)/n(CO2)
图7图8图9
①曲线Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ水碳比的数值分别为:
A.0.6~0.7B.1~1.1C.1.5~1.61
生产中应选用水碳比的数值为▲(选填序号)。
②生产中氨碳比宜控制在4.0左右,而不是4.5的原因可能是▲。
(3)尿素可用于湿法烟气脱氮工艺,其反应原理为:
NO+NO2+H2O=2HNO22HNO2+CO(NH2)2=2N2↑+CO2↑+3H2O。
①当烟气中NO、NO2按上述反应中系数比时脱氮效果最佳。
若烟气中V(NO)∶V(NO2)=5∶1时,可通入一定量的空气,同温同压下,V(空气)∶V(NO)=▲(空气中氧气的体积含量大约为20%)。
②图8是尿素含量对脱氮效率的影响,从经济因素上考虑,一般选择尿素浓度约为
▲%。
(4)图9表示使用新型电极材料,以N2、H2为电极反应物,以HCl-NH4Cl为电解质溶液制造出既能提供能量,同时又能实现氮固定的新型燃料电池。
请写出该电池的正极反应式▲。
生产中可分离出的物质A的化学式为▲。
6.(12分)某兴趣小组模拟氯碱工业生产原理并探究其产品的性质。
已知文献记载:
①氯气与冷的氢氧化钠溶液反应生成NaC1O;氯气与热的氢氧化钠溶液反应可生成NaC1O和NaC1O3。
②在酸性较弱时KI只能被NaC1O氧
化,在酸性较强时亦能被NaC1O3氧化。
(1)该小组利用如右图所示装置制取家用消毒液(主要成分
为NaClO),则a为▲(填“阳极”或“阴极”)。
生成NaClO的离子方程式为▲。
(2)该小组将0.784L(标准状况)Cl2通入50.00mL热的
NaOH溶液中,两者恰好完全反应后,稀释到250.0mL。
①取稀释后的溶液25.00mL用醋酸酸化,加入过量KI溶液。
用0.2000mol·L-1Na2S2O3溶液滴定:
I2+2S2O32-=2I-+S4O62-,消耗Na2S2O3溶液10.00mL时恰好到达终点。
②将上述滴定后的溶液用盐酸酸化至强酸性,再用上述Na2S2O3溶液滴定到终点,需Na2S2O3溶液30.00mL。
①操作②中氯酸钠与碘化钾反应的离子方程式为▲。
②反应后的溶液中次氯酸钠和氯酸钠的物质的量之比为▲。
③计算氢氧化钠溶液的物质的量浓度。
7.(14分)铁及其化合物在国民经济的发展中起着重要作用。
(1)已知:
4Fe(s)+3O2(g)=2Fe2O3(s)△H=-1641.0kJ·mol-1
C(石墨)+1/2O2(g)=CO(g)△H=-110.5kJ·mol-1
则Fe2O3(s)+3C(石墨)=2Fe(s)+3CO(g)的△H=▲kJ·mol-1。
(2)铁在潮湿的空气中易发生电化学腐蚀。
某同学将NaCl
溶液滴在一块光亮清洁的铁板表面上,一段时间后发现液滴覆盖的圆周中心区(a)已被腐蚀而变暗,在液滴外沿形成棕色铁锈环(b),如右图所示。
液滴边缘是▲区
(填“正极”或“负极”),其电极反应式为▲。
(3)铁钛合金是一种常用的不锈钢材料,某同学在探究该合金的性质时,往含有TiO2+、Fe3+溶液中加入铁屑至溶液显紫色,该过程中发生的反应有:
2TiO2+(无色)+Fe+4H+=2Ti3+(紫色)+Fe2++2H2O
Ti3+(紫色)+Fe3++H2O=TiO2+(无色)+Fe2++2H+
。
(4)
高铁酸钾(K2FeO4)是一种优良的水处理剂。
FeO
在水溶液中的存在形态如右图所示,纵坐标表示各存在形态的分数分布。
下列说法不正确的是。
(填字母)
A.不论溶液酸碱性如何变化,铁元素都
有4种存在形态
B.向pH=10的这种溶液中加硫酸至pH
=2,HFeO
的分布分数逐渐增大
C.向pH=6的这种溶液中加KOH溶液,
发生反应的离子方程式为:
HFeO
+OH-=FeO
+H2O
K2FeO4溶于水会放出一种无色无味气体,其杀菌消毒、吸附水中的悬浮杂质的原理可用离子方程式表示为。
(5)向一定量的Fe、FeO、Fe3O4的混合物中加入100mL1mol·L-1的盐酸,恰好使混合物完全溶解,放出224mL(标准状况)气体,加入KSCN溶液不显红色。
若用足量的CO在高温下还原相同质量的此混合物,可得铁g。
8.随着大气污染的日趋严重,国家拟于“十二五”期间,将二氧化硫(SO2)排放量减少8%,氮氧化物(NOx)排放量减少10%。
目前,消除大气污
染有多种方法。
(1)处理NOx的一种方法是利用甲烷催化还原NOx。
已知:
CH4(g)+4NO2(g)=4NO(g)+CO2(g)+2H2O(g)△H=-574kJ·mol-1
CH4(g)+4NO(g)=2N2(g)+CO2(g)+2H2O(g)△H=-1160kJ·mol-1
则甲烷直接将NO2还原为N2的热化学方程式为。
(2)全钒氧化还原液流电池,是目前发展势头强劲的优秀绿色环保储能电池。
其电池总反应为:
V3++VO2++H2O
VO2++2H++V2+。
充电过程中,H+向迁移(填“阴极区”或“阳极区”)。
充电时阴极反应式为。
(3)降低汽车尾气的方法之一是在排气管上安装催化
转化器,发生如下反应:
2NO(g)+2CO(g)
N2(g)+2CO2(g);△H<0。
该反应的化学平衡常数表达式为K=。
若在一定温度下,将2molNO、1molCO充入1L
固定容积的容器中,反应过程中各物质的浓度变
化如图11所示。
若保持温度不变,20min时再向
容器中充入CO、N2各0.6mol,平衡将移
动(填“向左”、“向右”或“不”)。
20min时,若改变反应条件,导致N2浓度发生如图11所示的变化,则改变的条件
可能是(填序号)。
①加入催化剂 ②降低温度 ③缩小容器体积 ④增加CO2的量
(4)利用Fe2+、Fe3+的催化作用,常温下将SO2转化为SO42-而实现SO2的处理(总反应为2SO2+O2+2H2O=2H2SO4)。
已知,含SO2的废气通入含Fe2+、Fe3+的溶液时,其中一个反应的离子方程式为4Fe2++O2+4H+=4Fe3++2H2O,则另一反应的离子方程式为。
9.(11分)某种铅酸蓄电池具有廉价、长寿命、大容量的特点,它使用的电解质是可溶性的甲基磺酸铅,电池的工作原理:
⑴充电时,Pb电极应该连接在外接电源的▲(填“正极”或“负极”)。
⑵工业用PbO2来制备KClO4的工业流程如下:
①写出NaClO3与PbO2反应的离子方程式:
▲。
②工业上可以利用滤液Ⅰ与KNO3发生反应制备KClO4的原因是▲。
⑶PbO2会随温度升高逐步分解,称取23.9gPbO2,其受热分解过程中各物质的质量随温度的变化如下图所示。
若在某温度下测得剩余固体的质量为22.94g,则该温度下PbO2分解所得固体产物的组成为(写化学式),其物质的量之比为。
10.(14分)乙醇汽油是被广泛使用的新型清洁燃料,工业生产乙醇的一种反应原理为:
2CO(g)+4H2(g)
CH3CH2OH(g)+H2O(g)△H=—256.1kJ·mol—1。
已知:
H2O(l)=H2O(g)△H=+44kJ·mol—1
CO(g)+H2O(g)
CO2(g)+H2(g)△H=—41.2kJ·mol—1
⑴以CO2(g)与H2(g)为原料也可合成乙醇,其热化学方程式如下:
2CO2(g)+6H2(g)
CH3CH2OH(g)+3H2O(l)△H=。
⑵CH4和H2O(g)在催化剂表面发生反应CH4+H2O
CO+3H2,该反应在不同温度下的化学平衡常数如下表:
温度/℃
800
1000
1200
1400
平衡常数
0.45
1.92
276.5
1771.5
①该反应是_____反应(填“吸热”或“放热”);
②T℃时,向1L密闭容器中投入1molCH4和1molH2O(g),平衡时c(CH4)=0.5mol·L—1,该温度下反应CH4+H2O
CO+3H2的平衡常数K=。
⑶汽车使用乙醇汽油并不能减少NOx的排放,这使NOx的有效消除成为环保领域的重要课题。
某研究小组在实验室以Ag-ZSM-5为催化剂,测得NO转化为N2的转化率随温度变化情况如右图。
①若不使用CO,温度超过775K,发现NO的分解率降低,其可能的原因为;在n(NO)/n(CO)=1的条件下,应控制的最佳温度在左右。
②用CxHy(烃)催化还原NOx也可消除氮氧化物的污染。
写出CH4与NO2发生反应的化学方程式:
。
⑷乙醇-空气燃料电池中使用的电解质是搀杂了Y2O3的ZrO2晶体,它在高温下能传导O2—离子。
该电池负极的电极反应式为。
11.(14分)甲醇(CH3OH)和二甲醚(CH3OCH3)被称为21世纪的新型燃料。
以CH4和H2O为原料制备二甲醚和甲醇的工业流程如下:
(1)写出催化反应室1中在一定条件下进行的化学反应方程式:
____。
(2)在压强为0.1MPa条件下,反应室3(容积为VL)中amolCO与2amolH2在催化剂作用下反应生成甲醇:
CO(g)+2H2(g)
CH3OH(g),CO的平衡转化率与温度、压强的关系如图11所示,则
①p1________(填“<”“>”或“=”)p2。
②在其他条件不变的情况下,反应室3再增加amolCO与2amolH2,达到新平衡时,CO的转化率________(填“增大”“减小”或“不变”)。
③在p1压强下,100℃时,反应:
CH3OH(g)
CO(g)+2H2(g)的平衡常数为________。
(用含a、V的代数式表示)
图11
图12
(3)图12为绿色电源“二甲醚燃料电池”的工作原理示意图,a电极的电极反应式为____________________。
(4)水煤气合成二甲醚的三步反应如下:
①2H2(g)+CO(g)
CH3OH(g);ΔH=-90.8kJ·mol-1
②2CH3OH(g)
CH3OCH3(g)+H2O(g);ΔH=-23.5kJ·mol-1
③CO(g)+H2O(g)
CO2(g)+H2(g);ΔH=-41.3kJ·mol-1
则反应:
3H2(g)+3CO(g)
CH3OCH3(g)+CO2(g)的ΔH=________。
12.(15分)“洁净煤技术”研究在世界上相当普遍,科研人员通过向地下煤层气化炉中交替鼓入空气和水蒸气的方法,连续产出了热值高达122500~16000kJ·m-3的煤炭气,其主要成分是CO和H2。
CO和H2可作为能源和化工原料,应用十分广泛。
(1)已知:
C(s)+O2(g)=CO2(g)ΔH1=—393.5kJ·mol-1①
2H2(g)+O2(g)=2H2O(g)ΔH2=—483.6kJ·mol-1②
C(s)+H2O(g)=CO(g)+H2(g)ΔH3=+131.3kJ·mol-1③
则反应CO(g)+H2(g)+O2(g)=H2O(g)+CO2(g),ΔH=▲kJ·mol-1。
标准状况下的煤炭气(CO、H2)33.6L与氧气完全反应生成CO2和H2O,反应过程中转移▲mole-。
(2)工作温度650℃的熔融盐燃料电池,是用煤炭气(CO、H2)作负极燃气,空气与CO2的混合气体为正极燃气,用一定比例的Li2CO3和Na2CO3低熔点混合物做电解质,以金属镍(燃料极)为催化剂制成的。
若负极的气体按物质的量之比为1:
1参与反应,该电极反应式为▲。
(3)密闭容器中充有10molCO与20molH2,在催化剂作用下反应生成甲醇:
CO(g)+2H2(g)
CH3OH(g);CO的平衡转化率(α)与温度、压强的关系如右图所示。
①若A、B两点表示在某时刻达到的平衡状态,此时在A点时容器的体积为VAL,则该温度下的平衡常数K=▲;A、B两点时容器中,n(A)总:
n(B)总=▲。
②若A、C两点都表示达到的平衡状态,则自反应开始到达平衡状态所需的时间tA▲tC(填“大于”、“小于”或“等于”)。
③在不改变反应物用量的情况下,为提高CO的转化率可采取的措施是▲。
13.(15分)甲醇来源丰富、价格低廉、运输贮存方便,有着重要的用途和应用前景。
(1)甲醇是一种新型的汽车动力燃料。
工业上可通过CO和H2化合制备甲醇,该反应的热化学方程式为:
CO(g)+2H2(g)
CH3OH(g)△H=-116kJ·mol-1。
该反应的原料CO和H2本身都可作为燃料提供动力,已知这两种物质燃烧的热化学方程式为:
CO(g)+
O2(g)=CO2(g)△H=-283kJ·mol-1
H2(g)+
O2(g)=H2O(g)△H=-242kJ·mol-1
写出CH3OH(g)燃烧生成CO2(g)和H2O(g)的热化学方程式为:
。
(2)T℃时,向VL的密闭容器中投入10molCO与20molH2,在催化剂作用下反应生成甲醇:
CO(g)+2H2(g)
CH3OH(g)。
①平衡时,CO的转化率为50%。
该温度下反应的平衡常数K=。
②如果上述反应的平衡常数K变大,则该反应。
a.一定向正反应方向移动
b.在平衡移动时正反应速率先增大后减小
c.一定向逆反应方向移动
d.在平衡移动时逆反应速率先减小后增大
(3)工业上利用甲醇制备氢气的常用方法有两种:
①甲醇蒸汽重整法。
该法中的一个主要反应为CH3OH(g)
CO(g)+2H2(g),此反应
能自发进行的原因是。
②甲醇部分氧化法。
在一定温度下以
Ag/CeO2—ZnO为催化剂时原料气比例对反
应的选择性(选择性越大,表示生成的该物
质越多)影响关系如右图所示。
在制备H2
时最好控制n(O2)/n(CH3OH)=。
(4)以甲醇-空气燃料电池为直流电源,以一定浓
度的乙醛-Na2SO4溶液为电解质溶液,用阳离
子交换膜电解法模拟高浓度乙醛废水的处理过
程,其总反应为:
2CH3CHO+H2O
CH3CH2OH+CH3COOH
电解时,阴极的电极反应式为。
14.(14分)CO2和CH4是两种重要的温室气体,通过CH4和CO2反应制造更高价值化学品是目前的研究目标。
⑴250℃时,以镍合金为催化剂,向4L容器中通入6molCO2、6molCH4,发生如下反应:
CO2(g)+CH4(g)
2CO(g)+2H2(g)。
平衡体系中各组分体积分数如下表:
物质
CH4
CO2
CO
H2
体积分数
0.1
0.1
0.4
0.4
①此温度下该反应的平衡常数K=▲。
②已知:
CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(g)△H=-890.3kJ·mol-1
CO(g)+H2O(g)=CO2(g)+H2(g)△H=2.8kJ·mol-1
2CO(g)+O2(g)=2CO2(g)△H=-566.0kJ·mol-1
反应CO2(g)+CH4(
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