高考化学二轮复习 下篇 专题三 微题型十九 化学反应原理综合题只是分享Word文档下载推荐.docx

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N2H

＋OH－，N2H

＋H2O

＋OH－，H2O

H＋＋OH－，三步电离均有OH－生成，故c（OH－）最大，以第一步电离为主，所以c（N2H

）略比c（OH－）小，第二步的电离平衡常数小于第三步的Kw，所以第三步中电离出的H＋比第二步中电离出的N2H

多，故离子浓度大小顺序为c（OH－）>

c（N2H

）>

c（H＋）>

（N2H

）。

（3）Cr2O

中Cr为＋6价，生成的Cr（OH）3中Cr为＋3价，N2H4·

H2O中N为－2价，生成的N2中N为0价，根据得失电子守恒、电荷守恒、原子守恒配平即可。

（4）②设达到平衡时，转化的N2H4的物质的量为x，则有

由图像知，在4min时反应达到平衡，

＝3，x＝0.05mol，v（N2）＝

＝0.0125mol·

L－1·

min－1。

（5）C5H10O3中有一个不饱和度，可能是一个双键或是一个环，又由题中信息知，DEC为酯，故应为

；

由图可知，分子中存在两组峰，且峰比值约为3∶2，分子中的10个H原子，分成两组，分别为6个H和4个H。

6个H可能是2个甲基，4个H可能是2个亚甲基，3个O原子应有对称性，由此可以写出DEC的结构简式为

。

答案　

（1）①正　②N2H4＋4OH－－4e－===N2↑＋4H2O

（2）②③①④

（3）2Cr2O

＋4H＋＋3N2H4·

H2O===4Cr（OH）3↓＋3N2↑＋5H2O

（或2Cr2O

＋4H＋＋3N2H4===4Cr（OH）3↓＋3N2↑＋2H2O）

（4）①7N2H4（g）

8NH3（g）＋3N2（g）＋2H2（g）

②0.0125mol·

min－1

（5）

2．近几年来关于氮污染的治理倍受关注。

（1）三效催化剂是最为常见的汽车尾气催化剂，能同时实现汽车尾气中的CO、CxHy、NOx三种成分的净化，其催化剂表面物质转化的关系如图甲所示，化合物X可借助傅里叶红外光谱图（如图乙所示）确定。

①在图示的转化中，被还原的元素是________，X的化学式为________。

②SCR技术可使NOx与NH3直接反应，实现无害转化。

当NO与NO2的物质的量之比为4∶1时，写出发生反应的化学方程式：

________________________________________。

（2）加入过量次氯酸钠可使废水中NH

完全转化为N2，而本身被还原为NaCl。

①写出上述反应的离子方程式：

_____________________________________________。

②若处理废水产生了0.448LN2（标准状况下），则需消耗浓度为0.5mol·

L－1的次氯酸钠溶液的体积为________mL。

（3）某工业废水中含有毒性较大的CN－，可用电解法将其转变为N2，装置如右图所示。

气体甲是________（写化学式），电解池中生成N2的电极反应式为_______________________________。

解析　

（1）①根据箭头所示，氮元素和氧元素化合价降低，被还原；

化合物X可借助傅里叶红外光谱图确定，说明X中存在NO

，再根据图甲可知，X中存在Ba2＋。

②NOx与NH3直接反应生成N2和H2O，根据电子得失守恒和原子个数守恒写出化学方程式。

（2）①ClO－与NH

反应生成N2和Cl－，根据电子得失守恒和电荷守恒写出离子方程式。

②由离子方程式可得出关系式3ClO－～N2，n（N2）＝

＝0.02mol，则n（ClO－）＝0.06mol，V（ClO－）＝

＝0.12L＝120mL。

（3）左端为CN－―→N2，氮元素被氧化，则左端为阳极，电极反应式为2CN－＋12OH－－10e－===2CO

＋N2↑＋6H2O；

右端为阴极，阴极为溶液中的阳离子发生放电，则气体甲为氢气。

答案　

（1）①N、O　Ba（NO3）2

②8NH3＋8NO＋2NO2===9N2＋12H2O

（2）①2NH

＋3ClO－===N2↑＋3Cl－＋2H＋＋3H2O

②120

（3）H2　2CN－＋12OH－－10e－===2CO

＋N2↑＋6H2O

3．一氧化碳被广泛应用于冶金工业和电子工业。

（1）高炉炼铁是最为普遍的炼铁方法，相关反应的热化学方程式如下：

①4CO（g）＋Fe3O4（s）===4CO2（g）＋3Fe（s）　ΔH＝akJ·

mol－

②CO（g）＋3Fe2O3（s）===CO2（g）＋2Fe3O4（s）　ΔH＝bkJ·

mol－1

反应3CO（g）＋Fe2O3（s）===3CO2（g）＋2Fe（s）的ΔH＝________kJ·

mol－1（用含a、b的代数式表示）。

（2）电子工业中使用的一氧化碳常以甲醇为原料通过脱氢、分解两步反应得到。

第一步：

2CH3OH（g）

HCOOCH3（g）＋2H2（g）　ΔH>

第二步：

HCOOCH3（g）

CH3OH（g）＋CO（g）　ΔH>

①第一步反应的机理可以用图1表示，中间产物X的结构简式为________。

图1

②在工业生产中，为提高CO的产率可采取的合理措施有

________________________________________________________________________。

（3）为进行相关研究，用CO还原高铝铁矿石，反应后固体物质的X－射线衍射谱图如图2所示（X－射线衍射可用于判断某晶态物质是否存在，不同晶态物质出现衍射峰的衍射角不同）。

反应后混合物中的一种产物能与盐酸反应生产两种盐，该反应的离子方程式为________________________________________________________________________。

图2　　　　　　　　　图3

（4）某催化剂样品（含Ni2O340%，其余为SiO2）通过还原、提纯两步获得镍单质：

首先用CO将33.2g样品在加热条件下还原为粗镍；

然后在常温下使粗镍中的Ni与CO结合成Ni（CO）4（沸点43℃），并在180℃时使Ni（CO）4重新分解产生镍单质。

上述两步中消耗CO的物质的量之比为________。

（5）为安全起见，工业生产中需对空气中的CO进行监测。

①粉红色的PdCl2溶液可以检验空气中少量的CO。

若空气中含CO，则溶液中会产生黑色的Pd沉淀。

每生成5.3gPd沉淀，反应转移的电子数为________。

②使用电化学一氧化碳气体传感器定量检测空气中CO含量，其结构如图3所示。

这种传感器利用原电池原理，则该电池的负极反应式为______________________________。

解析　

（1）由目标反应中没有Fe3O4，故根据盖斯定律可知，（①×

2＋②）/3即得目标反应，故ΔH＝（2a＋b）/3kJ·

mol－1。

（2）①由图示的过程可以看出，先是甲醇分解生成了H2和X，然后X与甲醇反应生成了H2和HCOOCH3，由此可以根据原子守恒得到中间产物X为甲醛，即HCHO。

②由甲醇为反应原料生成CO的两步反应都是气体物质的量增大的反应，同时又都是吸热反应，所以为了提高CO的产率应使反应向右进行，应采用的方法是升高温度，降低压强。

（3）由衍射图可以看出生成的产物比较多，但是其中能与盐酸反应生成两种盐的只能是FeAl2O4。

（4）由题目描述，首先是由CO还原三氧化二镍生成了粗镍，其反应化学方程式式为Ni2O3＋3CO

2Ni＋3CO2，然后再使Ni与CO反应生成Ni（CO）4，反应化学方程式为Ni＋4CO===Ni（CO）4，由两个反应式可知在镍相同的情况下CO的物质的量之比为3∶8。

（5）生成5.3gPd，也就是0.05molPd，从化合价变化看，Pd是从＋2价转化成了0价，即转移了两个电子，所以生成0.05molPb转移的电子物质的量为0.1mol，即电子数为0.1NA。

答案　

（1）（2a＋b）/3

（2）①HCHO　②升高温度，降低压强

（3）FeAl2O4＋8H＋===Fe2＋＋2Al3＋＋4H2O

（4）3∶8

（5）①6.02×

1022个或0.1NA

②CO＋H2O－2e－===CO2＋2H＋

4．质子交换膜燃料电池广受关注。

（1）质子交换膜燃料电池中作为燃料的H2通常来自水煤气。

已知：

C（s）＋1/2O2（g）===CO（g）　ΔH1＝－110.35kJ·

2H2O（l）===2H2（g）＋O2（g）　ΔH2＝＋571.6kJ·

H2O（l）===H2O（g）　ΔH3＝＋44.0kJ·

则C（s）＋H2O（g）===CO（g）＋H2（g）　ΔH4＝________。

（2）燃料气（流速为1800mL·

h－1；

体积分数为：

50%H2，0.98%CO，1.64%O2，47.38%N2）中的CO会使电极催化剂中毒，使用CuO/CeO2催化剂可使CO优先氧化而脱除。

①160℃、CuO/CeO2作催化剂时，CO优先氧化反应的化学方程式为___________________。

②灼烧草酸铈[Ce2（C2O4）3]制得CeO2的化学方程式为

③在CuO/CeO2催化剂中加入不同的酸（HIO3或H3PO4），测得燃料气中CO优先氧化的转化率随温度变化如图1所示。

加入________（填酸的化学式）的CuO/CeO2催化剂催化性能最好。

催化剂为CuO/CeO2－HIO3，120℃时，反应1小时后CO的体积为________mL。

（3）图2为甲酸质子交换膜燃料电池的结构示意图。

该装置中________（填“a”或“b”）为电池的负极，负极的电极反应式为__________________________________________________。

解析　

（1）由盖斯定律可知，ΔH4＝ΔH1－ΔH3＋ΔH2×

＝＋131.45kJ·

（2）②草酸盐分解成CO、CO2气体。

③由图1可以看出，加入HIO3时CuO/CeO2催化活性最好。

反应前，V（CO）＝1800mL×

0.98%＝17.64mL，反应1小时后剩余的V（CO）＝17.64mL×

（1－80%）＝3.528mL。

（3）从装置图看，H＋由a极区进入b极区，电子由a极流出，故a是负极。

甲酸是可燃物，作负极材料，发生氧化反应，其负极反应式HCOOH－2e－===CO2↑＋2H＋。

答案　

（1）＋131.45kJ·

（2）①2CO＋O2

2CO2

②Ce2（C2O4）3

2CeO2＋4CO↑＋2CO2↑

③HIO3　3.528

（3）a　HCOOH－2e－===CO2↑＋2H＋

5．铅及其化合物在工业生产及日常生活中都具有非常广泛的用途。

（1）瓦纽科夫法熔炼铅，其相关反应的热化学方程式如下：

①2PbS（s）＋3O2（g）===2PbO（s）＋2SO2（g）　ΔH＝akJ·

mol－1；

②PbS（s）＋2PbO（s）===3Pb（s）＋SO2（g）　ΔH＝bkJ·

③PbS（s）＋PbSO4（s）===2Pb（s）＋2SO2（g）　ΔH＝ckJ·

反应3PbS（s）＋6O2（g）===3PbSO4（s）　ΔH＝________kJ·

mol－1（用含a、b、c的代数式表示）。

（2）还原法炼铅，包含反应PbO（s）＋CO（g）Pb（s）＋CO2（g）　ΔH，该反应的平衡常数的对数值与温度的关系如下表。

温度/℃

300

727

1227

lgK

6.17

2.87

1.24

①该还原反应的ΔH________0（填“>

”、“<

”或“＝”）；

②当lgK＝1且起始时只通入CO（PbO足量），达平衡时，混合气体中CO的体积分数为________。

（3）引爆导弹、核武器的工作电源通常是Ca/PbSO4热电池，其装置如图甲所示，该电池正极的电极反应式为___________________________________________________________。

（4）PbI2可用于人工降雨。

取一定量的PbI2固体，用蒸馏水配制成t℃饱和溶液，准确移取25.00mLPbI2饱和溶液分次加入阳离子交换树脂RH＋（发生：

2RH＋＋PbI2===R2Pb2＋＋2H＋＋2I－，用250mL洁净的锥形瓶接收流出液，最后用蒸馏水淋洗树脂至流出液呈中性，将洗涤液一并盛放到锥形瓶中（如图乙）。

加入酚酞指示剂，用0.0025mol·

L－1NaOH溶液滴定，当达到滴定终点时，用去氢氧化钠溶液20.00mL。

可计算出t℃时PbI2的Ksp为________。

（5）铅易造成环境污染，水溶液中铅的存在形态主要有6种，它们与pH关系如图丙所示，含铅废水用活性炭进行处理，铅的去除率与pH关系如图丁所示。

①常温下，pH＝6～7时，铅形态间转化的离子方程式为

②用活性炭处理，铅的去除率较高时，铅主要应该处于________（填铅的形态的化学式）形态。

解析　

（1）依据盖斯定律，将①×

2＋②×

2－③×

3，即可得所求反应的ΔH。

（2）①lgK与K为增函数关系，从表中数据知，温度越高，K越小，说明正反应放热。

②lgK＝1，得K＝10。

设开始时通入CO为amol·

L－1，达平衡时转化了xmol·

L－1，则平衡时，CO为（a－x）mol·

L－1，CO2为xmol·

L－1，由K＝

＝

＝10，解得

＝9.09%。

（3）由电池的装置图分析知，Ca作为负极，失去电子，则另一极为正极，得电子，化合价降低，即由PbSO4转化为Pb。

（4）滴定过程中消耗的OH－，即阳离子交换出来的H＋，n（H＋）＝0.0025mol·

L－1×

20×

10－3L＝5×

10－5mol，c（H＋）＝

＝2×

10－3mol·

L－1，而c（H＋）＝c（I－），由PbI2的化学式知，c（Pb2＋）＝

＝10－3mol·

L－1，Ksp（PbI2）＝c（Pb2＋）·

c2（I－）＝10－3×

（2×

10－3）2＝4×

10－9。

（5）①从图丙分析，当pH由6变到7时，是Pb2＋向Pb（OH）＋转化，即为Pb2＋水解，结合水电离出的一个OH－，同时释放出一个H＋。

②从图丁可知，铅的去除率最高时，pH大约为6.5左右，对比图丙知，在pH＝6.5时，铅主要以Pb2＋存在。

答案　

（1）2a＋2b－3c　

（2）①<

　②9.09%

（3）PbSO4＋2e－===SO

＋Pb（或PbSO4＋Ca2＋＋2e－===CaSO4＋Pb）

（4）4×

10－9　（5）①Pb2＋＋H2O

Pb（OH）＋＋H＋

②Pb2＋

6．金属镁可用于制造合金、储氢材料、镁电池等。

C（s）＋

O2（g）===CO（g）　ΔH＝－110.5kJ·

Mg（g）＋

O2（g）===MgO（s）　ΔH＝－732.7kJ·

（1）一种制备镁的反应为MgO（s）＋C（s）===Mg（g）＋CO（g），该反应的ΔH＝________。

（2）一种用水氯镁石（主要成分为MgCl2·

6H2O）制各金属镁工艺的关键流程如下：

①为探究MgCl2·

6H2O“一段脱水”的合理温度范围，某科研小组将MgCl2·

6H2O在不同温度下分解，测得残留固体物质的X射线衍射谱图如下图所示（X射线衍射可用于判断某晶态物质是否存在）。

测得E中Mg元素质量分数为60.0%，则E的化学式为________。

“一段脱水”的目的是制备MgCl2·

2H2O，温度不高于180℃的原因是_____________

②若电解时电解槽中有水分，则生成的MgOHCl与阴极产生的Mg反应，使阴极表面产生MgO钝化膜，降低电解效率。

生成MgO的化学方程式为_______________________

③该工艺中，可以循环使用的物质有________。

（3）Mg2Ni是一种储氢材料。

2.14gMg2Ni在一定条件下能吸收0.896LH2（标准状况下）生成X，X的化学式为________。

（4）“镁次氯酸盐”燃料电池的装置如图所示，该电池反应的总反应方程式为________________________________________________________。

解析　

（1）根据盖斯定律，待求反应的ΔH＝732.7kJ·

mol－1＋（－110.5）kJ·

mol－1＝＋622.2kJ·

（2）①根据图可知，随着温度的升高，MgCl2·

6H2O逐步脱水并开始发生水解，生成MgOHCl，可联想Mg2＋水解生成Mg（OH）2，然后再分解为MgO，从而推测E为MgO，然后计算MgO中Mg元素的质量分数正好为60.0%；

②根据信息可写出：

MgOHCl＋Mg―→MgO，根据化合价升降规律知，还有H2生成，Cl元素只能转化为MgCl2，最终配平即可；

③由流程图知，H2与Cl2燃烧生成HCl，二段脱水时，HCl抑制Mg2＋的水解，二段脱水出来的气体经处理，可得到HCl，循环使用；

电解是生成的Cl2也可与H2燃烧，继续循环使用。

（3）2.14gMg2Ni的物质的量为0.02mol，0.896LH2的物质的量为0.04mol，故Mg2Ni与H2的物质的量之比为1∶2，不难推测X的化学式为Mg2NiH4。

（4）由图可知，Mg为负极，产物为Mg（OH）2，催化剂为正极，产物有Cl－，整个反应的氧化剂为ClO－，故可写出Mg＋ClO－＋H2O===Mg（OH）2＋Cl－。

答案　

（1）＋622.2kJ·

（2）①MgO　若温度太高，MgCl2转化为MgOHCl或MgO　②2MgOHCl＋Mg===2MgO＋MgCl2＋H2↑　③HCl、Cl2　（3）Mg2NiH4

（4）Mg＋ClO－＋H2O===Mg（OH）2＋Cl－

[对点回扣]

原电池反应式的书写

（1）一般电极反应式的书写

①列物质标得失：

按照负极发生氧化反应，正极发生还原反应，判断出电极反应产物，找出得失电子的数量。

②看环境配守恒：

电极产物在电解质溶液的环境中，应能稳定存在，如碱性介质中生成的H＋应让其结合OH－生成水。

电极反应式应根据电荷守恒和质量守恒、得失电子守恒等加以配平。

③两式加验总式：

两电极反应式相加，与总反应的离子方程式对照验证。

（2）复杂电极反应式的书写

－

如CH4酸性燃料电池中

CH4＋2O2===CO2＋2H2O……总反应式

2O2＋8H＋＋8e－===4H2O……正极反应式

CH4＋2H2O－8e－===CO2＋8H＋……负极反应式