高考化学二轮复习第一篇题型三化学反应原理综合题型限时训练含答案Word格式文档下载.docx
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H2SO4
溶液变黄,出现浑浊较A快
C
无明显现象
D
0.0002molI2
溶液由棕褐色很快褪色,变成黄色,出现浑浊较A快
①B是A的对比实验,则a= 。
②比较A、B、C,可得出的结论是 。
③实验表明,SO2的歧化反应速率D>
A,结合ⅰ、ⅱ反应速率解释原因:
解析:
(1)由题图可知,反应Ⅱ的化学方程式为3SO2+2H2O
2H2SO4+S↓。
根据盖斯定律,反应Ⅱ=-(反应Ⅰ+反应Ⅲ)可得:
3SO2(g)+2H2O(g)
2H2SO4(l)+S(s) ΔH2=-254kJ·
mol-1。
(2)由图可知,一定温度下,p2时H2SO4的物质的量分数比p1时大,结合3SO2(g)+2H2O(g)
2H2SO4(l)+S(s)知,增大压强,平衡向气体分子数减小的方向即正反应方向移动,H2SO4的物质的量分数增大,因此p2>
p1。
(3)根据歧化反应的特点,反应ⅰ生成S,则反应ⅱ需生成H2SO4,即I2将SO2氧化为H2SO4,反应的离子方程式为I2+2H2O+SO2
S
+4H++2I-。
(4)①对比实验只能存在一个变量,因实验B比实验A多了H2SO4溶液,则B中KI溶液的浓度应不变,故a=0.4。
②由表中实验现象可知,I-是SO2歧化反应的催化剂,H+单独存在时不具有催化作用,但H+可以加快歧化反应速率。
③加入少量I2时,反应明显加快,说明反应ⅱ比反应ⅰ快;
D中由反应ⅱ产生的H+使反应ⅰ加快。
答案:
(1)3SO2(g)+2H2O(g)
2H2SO4(l)+S(s)
ΔH2=-254kJ·
(2)>
反应Ⅱ是气体物质的量减小的反应,温度一定时,增大压强使反应正向移动,H2SO4的物质的量增大,体系总物质的量减小,H2SO4的物质的量分数增大
(3)SO2 S
4H+
(4)①0.4
②I-是SO2歧化反应的催化剂,H+单独存在时不具有催化作用,但H+可以加快歧化反应速率
③反应ⅱ比ⅰ快;
D中由反应ⅱ产生的H+使反应ⅰ加快
2.钴及其化合物可应用于催化剂、电池、颜料与染料等。
(1)CoO是一种油漆添加剂,可通过反应①②制备。
①2Co(s)+O2(g)
2CoO(s) ΔH1=akJ·
mol-1
②CoCO3(s)
CoO(s)+CO2(g) ΔH2=bkJ·
则反应2Co(s)+O2(g)+2CO2(g)
2CoCO3(s)的ΔH= 。
(2)某锂电池的电解质可传导Li+,电池反应式为LiC6+CoO2
C6+LiCoO2
①电池放电时,负极的电极反应式为 ,
Li+向 (填“正极”或“负极”)移动。
②一种回收电极中Co元素的方法是:
将LiCoO2与H2O2、H2SO4反应生成CoSO4。
该反应的化学方程式为
(3)BASF高压法制备醋酸采用钴碘催化循环过程如图1所示,该循环的总反应方程式为
(反应条件无须列出)。
(4)某含钴催化剂可同时催化除去柴油车尾气中的碳烟(C)和NOx。
不同温度下,将10mol模拟尾气(成分如下表所示)以相同的流速通过该催化剂,测得所有产物(CO2、N2、N2O)与NO的相关数据结果如图2所示。
模拟尾气
气体
碳烟
NO
O2
He
物质的量分数
或物质的量
0.25%
5%
94.75%
amol
①380℃时,测得排出的气体中含0.45molO2和0.0525molCO2,则Y的化学式为 。
②实验过程中采用NO模拟NOx,而不采用NO2的原因是 。
(1)①2Co(s)+O2(g)
mol-1,②CoCO3(s)
mol-1,根据盖斯定律,将①-②×
2得:
2Co(s)+O2(g)+2CO2(g)
2CoCO3(s)ΔH=(a-2b)kJ·
mol-1。
C6+LiCoO2。
①电池放电时,负极发生氧化反应,反应的电极反应式为LiC6-e-
Li++C6,原电池中,阳离子向正极移动,Li+向正极移动。
②将LiCoO2与H2O2、H2SO4反应生成CoSO4,反应的化学方程式为2LiCoO2+H2O2+3H2SO4
Li2SO4+2CoSO4+4H2O+O2↑。
(3)根据图1所示,该循环的总反应方程式为CO+CH3OH
CH3COOH。
(4)①10mol模拟尾气中含有0.025molNO,0.5molO2,380℃时,测得排出的气体中含0.45molO2和0.0525molCO2,因此反应的氧气为0.05mol,根据图像,反应的NO为(8%+16%)×
0.025mol=0.006mol,设生成N2O的物质的量为x,根据O原子守恒,0.006mol
+0.05mol×
2=0.0525mol×
2+x,解得x=0.001mol,根据N守恒,生成的N2的物质的量为0.002mol,因此Y为N2O;
②真实的尾气中的NOx以NO为主,NO较NO2稳定,NO2气体中存在N2O4,不便于定量测定,因此实验过程中采用NO模拟NOx,而不采用NO2。
(1)(a-2b)kJ·
mol-1
(2)①LiC6-e-
Li++C6 正极
②2LiCoO2+H2O2+3H2SO4
Li2SO4+2CoSO4+4H2O+O2↑
(3)CO+CH3OH
CH3COOH
(4)①N2O ②真实的尾气中的NOx以NO为主(或NO较NO2稳定,NO2气体中存在N2O4,不便于定量测定)
3.(2018·
甘肃兰州一中期中)氮氧化物是大气污染物之一,消除氮氧化物的方法有多种。
Ⅰ.催化还原法
(1)利用甲烷催化还原氮氧化物,已知:
CH4(g)+4NO2(g)
4NO(g)+CO2(g)+2H2O(g) ΔH=-574kJ/mol
CH4(g)+4NO(g)
2N2(g)+CO2(g)+2H2O(g) ΔH=-1160kJ/mol
则CH4将NO2还原为N2的热化学方程式为
(2)利用NH3催化还原氮氧化物(SCR技术),该技术是目前应用最广泛的烟气氮氧化物脱除技术。
反应的化学方程式为2NH3(g)+NO(g)+NO2(g)
2N2(g)+3H2O(g) ΔH<
0。
为提高氮氧化物的转化率可采取的措施是
(写出1条即可)。
(3)在汽车排气管内安装的催化转化器,可使尾气中主要污染物转化为无毒物质。
主要反应如下:
2NO(g)+2CO(g)
N2(g)+2CO2(g)。
在一定温度下,向容积为1L的密闭容器中通入2molNO、1molCO,发生上述反应,10分钟时反应达到平衡状态,此时容器中CO变为0.6mol/L。
①前10分钟内用氮气表示的反应速率为 ,计算该温度下反应的平衡常数K为 。
(只列算式,不要求计算结果)
②若保持温度不变,在15分钟时向容器内再次充入NO1.6mol、CO20.4mol,则此时反应的v正 (填“<
”“=”或“>
”)v逆。
Ⅱ.氧化法
(4)首先利用ClO2氧化氮氧化物,再利用还原剂还原为无毒的氮气。
其转化流程如下:
NO2
N2。
已知反应Ⅰ的化学方程式为2NO+ClO2+H2O
NO2+HNO3+HCl,则反应Ⅱ的化学方程式是
;
若生成11.2LN2(标准状况),则消耗ClO2 g。
(1)考查热化学反应方程式的计算。
CH4与NO2反应的方程式为CH4+2NO2
N2+CO2+2H2O,①CH4(g)+4NO2(g)
4NO(g)+CO2(g)+2H2O(g)
ΔH=-574kJ/mol,②CH4(g)+4NO(g)
2N2(g)+CO2(g)+2H2O(g) ΔH=-1160kJ/mol,根据盖斯定律,因此有(①+②)/2,得出CH4(g)+2NO2(g)
N2(g)+CO2(g)+2H2O(g) ΔH=-867kJ/mol。
(2)本题考查勒夏特列原理,提高氮氧化物的转化率,要求平衡向正反应方向移动,因此根据勒夏特列原理,采取措施是:
增大NH3的浓度或减小反应体系的压强或降低反应体系的温度等。
(3)本题考查化学反应速率、化学平衡常数等知识。
①根据化学反应速率的数学表达式,v(CO)=
mol/(L·
min)=0.04mol/(L·
min),利用化学反应速率之比等于化学计量数之比,因此v(N2)=v(CO)/2=0.02mol/(L·
min);
2NO(g)+2CO(g)
N2(g)+2CO2(g)
:
2100
0.40.40.20.4
1.60.60.20.4
根据平衡常数的表达式:
K=
=
;
②根据Q与K的关系,此时Q=
=K,即平衡不移动,v(正)=v(逆)。
(4)本题考查氧化还原反应方程式书写以及化学计算。
根据转化流程图,NO2→N2,化合价由+4价→0价,化合价降低4价,Na2SO3中S的化合价由+4价→+6价,化合价升高2价,最小公倍数是4,因此反应方程式为2NO2+4Na2SO3
N2+4Na2SO4,建立关系式为2ClO2~2NO2~N2,因此ClO2的质量为2×
67.5g/mol×
0.5mol=67.5g。
(1)CH4(g)+2NO2(g)
N2(g)+CO2(g)+2H2O(g) ΔH=-867kJ/mol
(2)增大NH3的浓度或减小反应体系的压强或降低反应体系的温度等
(3)①0.02mol/(L·
min)
②=
(4)2NO2+4Na2SO3
N2+4Na2SO4 67.5
4.(2018·
辽宁师范大学附属中学期中)化学反应原理在化工生产和实验中有着广泛而重要的应用。
Ⅰ.利用含锰废水(主要含Mn2+、S
、H+、Fe2+、Al3+、Cu2+)可制备高性能磁性材料碳酸锰(MnCO3)。
其中一种工艺流程如下:
已知某些物质完全沉淀的pH如下表:
沉淀物
沉淀完全时的pH
Fe(OH)3
3.2
Al(OH)3
5.4
Cu(OH)2
6.4
Mn(OH)2
9.8
CuS
≥0
MnS
≥7
MnCO3
回答下列问题:
(1)过程②中,所得滤渣W的主要成分是 。
(2)过程③中,发生反应的离子方程式是
(3)过程④中,若生成的气体J可使澄清石灰水变浑浊,则生成MnCO3的反应的离子方程式是
(4)由MnCO3可制得重要的催化剂MnO2:
2MnCO3+O2
2MnO2+2CO2。
现在空气中加热460.0gMnCO3,得到332.0g产品,若产品中杂质只有MnO,则该产品中MnO2的质量分数是 (用百分数表示,小数点后保留1位小数)。
Ⅱ.常温下,浓度均为0.1mol·
L-1的下列六种溶液的pH如下表:
溶质
pH
CH3COONa
8.8
NaHCO3
9.7
Na2CO3
11.6
NaClO
10.3
NaCN
11.1
C6H5ONa
11.3
(1)上述盐溶液中的阴离子,结合H+能力最强的是 。
(2)根据表中数据判断,浓度均为0.01mol·
L-1的下列物质的溶液中,酸性最强的是 (填序号)。
A.HCNB.HClO
C.C6H5OHD.CH3COOH
E.H2CO3
Ⅲ.已知:
CO(g)+H2O(g)
CO2(g)+H2(g) ΔH=QkJ·
mol-1,其平衡常数随温度变化如下表所示:
温度/℃
400
500
850
平衡常数
9.94
9
1
请回答下列问题:
(1)上述反应的化学平衡常数表达式为 ,
该反应的Q (填“>
”)0。
(2)850℃时,向体积为10L的反应器中通入一定量的CO和H2O(g),发生上述反应,CO和H2O(g)的浓度变化如图所示,则0~4min时平均反应速率v(CO)= 。
(3)若在500℃时进行上述反应,且CO、H2O(g)的起始浓度均为0.020mol·
L-1,该条件下,CO的最大转化率为 。
(4)若在850℃时进行上述反应,设起始时CO和H2O(g)共为1mol,其中水蒸气的体积分数为x,平衡时CO的转化率为y,试推导y随x变化的关系式:
(1)根据表中数据可以知道,氢氧化铝完全沉淀的pH为5.4,氢氧化铁完全沉淀的pH为3.2,所以调节pH在5.4,Fe3+和Al3+以Fe(OH)3和Al(OH)3沉淀状态存在,即滤渣的成分为Fe(OH)3、Al(OH)3。
(2)CuS在pH≥0时完全沉淀,而MnS在pH≥7时完全沉淀,所以加入MnS是为了使其中Cu2+产生CuS沉淀除去,故搅拌的目的是使MnS与Cu2+快速、充分反应,反应的离子方程式:
MnS+Cu2+
Mn2++CuS。
(3)生成的气体J可使澄清石灰水变浑浊,该气体为二氧化碳,Mn2+和加入的HC
反应,产生CO2气体和MnCO3沉淀,反应的离子方程式:
Mn2++2HC
MnCO3↓+CO2↑+H2O。
(4)MnCO3受热分解为MnO,MnO部分氧化为MnO2,产品中杂质有MnO,460.0gMnCO3的物质的量为
=4mol,受热产生4molMnO,设产生MnO2物质的量为xmol,即有xmolMnO氧化,剩余MnO为(4-x)mol,产物的总质量为(4-x)mol×
71g/mol+xmol×
87g/mol=332g,计算得出x=3,则MnO2的质量分数=
×
100%≈78.6%。
Ⅱ.
(1)酸的电离平衡常数越小,则酸的电离程度越小,酸根离子水解程度越大,相同浓度的钠盐溶液的pH越大,结合氢离子能力越大,根据溶液的pH知,酸性最强的酸是醋酸,最弱的酸是碳酸,则结合氢离子能力最强的是C
。
(2)酸的电离程度越大,则酸的酸性越强,酸根离子水解程度越小,相同浓度的钠盐溶液的pH越小,所以酸性最强的是醋酸,所以D选项是正确的。
Ⅲ.
(1)CO(g)+H2O(g)
CO2(g)+H2(g)的平衡常数表达式为K=
或
由表中数据可以知道,温度越高,平衡常数越小,反应进行程度越小,平衡向逆反应方向移动,升高温度平衡向吸热方向移动,故正反应为放热反应,ΔH=Q<
(2)v(CO)=
=0.03mol/(L·
min)。
(3)设CO的浓度变化量为cmol/L,则
CO(g)+H2O(g)
H2(g)+CO2(g)
起始(mol/L)0.020.0200
转化(mol/L)cccc
平衡(mol/L)0.02-c0.02-ccc
代入500℃时反应平衡常数有K=
=9,计算得出c=0.015,CO的最大转化率为
100%=75%。
(4)因850℃时,反应平衡常数为1。
起始时水的物质的量为xmol,CO的物质的量为(1-x)mol,则
CO(g) + H2O(g)
H2(g) +CO2(g)
起始(mol/L)(1-x)x00
转化(mol/L)(1-x)y(1-x)y(1-x)y(1-x)y
平衡(mol/L)(1-x)(1-y)(x-y+xy)(1-x)y(1-x)y
所以平衡常数K=
=1,计算得出y=x。
Ⅰ.
(1)Fe(OH)3、Al(OH)3
(2)MnS+Cu2+
Mn2++CuS
(3)Mn2++2HC
MnCO3↓+CO2↑+H2O
(4)78.6%
Ⅱ.
(1)C
(2)D
Ⅲ.
(1)K=
<
(2)0.03mol/(L·
min) (3)75% (4)y=x
5.(2018·
山西太原一模)研究碳、氮及其化合物的转化对于环境的改善有重大意义。
(1)氧化还原法消除NOx的转化如下:
N2
已知:
NO(g)+O3(g)
NO2(g)+O2(g) ΔH=-200.9kJ/mol
2NO(g)+O2(g)
2NO2(g) ΔH=-116.2kJ/mol
则NO与O3只生成NO2的热化学方程式为
(2)有人设想将CO按下列反应除去:
2CO(g)
2C(s)+O2(g) ΔH>
0,请你分析该反应能否自发进行?
(填“是”或“否”),依据是
(3)活性炭也可用于处理汽车尾气中的NO。
在2L恒容密闭容器中加入0.1000molNO和2.030mol固体活性炭,生成A、B两种气体,在不同温度下测得平衡体系中各物质的物质的量如下表:
固体活性炭/mol
NO/mol
A/mol
B/mol
200℃
2.000
0.0400
0.0300
335℃
2.005
0.0500
0.0250
①结合上表的数据,写出NO与活性炭反应的化学方程式:
,
该反应的正反应为 (填”吸热”或“放热”)反应。
②200℃时,平衡后向恒容容器中再充入0.1000molNO,再次平衡后,NO的体积分数将 (填“增大”“减小”或“不变”)。
(4)用亚硫酸钠溶液吸收二氧化硫得到亚硫酸氢钠溶液,然后电解该溶液可制得硫酸,电解原理示意图如图所示。
请写出开始时阳极的电极反应式:
(5)常温下,Ksp(BaCO3)=2.5×
10-9,Ksp(BaSO4)=1.0×
10-10,控制条件可实现如下沉淀转换:
BaSO4(s)+C
(aq)
BaCO3(s)+S
(aq),该反应平衡常数表达式:
K= ,欲用1LNa2CO3溶液将0.01molBaSO4全部转化为BaCO3,则Na2CO3溶液的最初浓度应不低于 。
(1)①NO(g)+O3(g)
NO2(g)+O2(g) ΔH=-200.9kJ/mol,
②2NO(g)+O2(g)
2NO2(g) ΔH=-116.2kJ/mol,根据盖斯定律,目标反应的反应热等于①+②,所以反应Ⅰ的热化学方程式为3NO(g)+O3(g)
3NO2(g) ΔH=-317.1kJ/mol。
(2)根据ΔG=ΔH-TΔS判断反应能否自发进行,如果ΔG<
0,反应能自发进行,ΔG>
0,反应不能自发进行,2CO(g)
2C(s)+O2(g),该反应是焓增、熵减的反应,根据ΔG=ΔH-TΔS,ΔG>
0,不能实现。
(3)①根据题意,活性炭也可用于处理汽车尾气中的NO,对于环境的改善有重大意义,因此NO与活性炭反应生成对环境无影响的物质A、B,A、B应该为二氧化碳和氮气,反应的化学方程式为2NO+C
CO2+N2,根据表格数据,温度升高平衡逆向移动,所以正反应是放热反应。
②200℃时,平衡后向恒容容器中再充入0.1000molNO,根据方程式2NO(g)+C(s)
CO2(g)+N2(g),相当于增大压强,平衡不移动,再次平衡后,NO的体积分数不变。
(4)用Na2SO3吸收SO2得NaHSO3溶液,然后电解该溶液可制得硫酸,硫的化合价升高,所以阳极上HS
失去电子被氧化生成S
阳极的电极反应式为HS
+H2O-2e-
+3H+。
(5)C
(aq)+BaSO4(s)
(aq);
=0.04;
c(S
)=0.01mol/L,
≤0.04,所以原溶液中:
c(C
)≥(0.25+0.01)mol/L=0.26mol/L。
(1)3NO(g)+O3(g)
3NO2(g)
ΔH=-317.1kJ/mol
(2)否 该反应是焓增、熵减的反应,根据ΔG=ΔH-T·
ΔS,ΔG>
(3)①2NO+C
CO2+N2 放热 ②不变
(4)HS
+3H+
(5)
0.26mol/L
【教师用书备用】(2018·
河北衡水中学七调)Ⅰ.金属镓是一种广泛用于电子和通信领域的重要金属,其化学性质与铝相似。
(1)工业上提纯镓的方法有很多,其中以电解精炼法为主。
具体原理如下:
以待提纯的粗镓(含有Zn、Fe、Cu杂质)为阳极,以高纯镓为阴极,以NaOH水溶液为电解质溶液。
在电流作用下使粗镓在阳极溶解进入电解质溶液,通过某种离子迁移技术到达阴极并在阴极放电析出高纯镓。
①已知离子的氧化性顺序为Zn2+<
Ga3+<
Fe2+<
Cu2+。
电解精炼镓时阳极泥的成分为 。
②Ga
在阴极放电的电极反应式为 。
(2)工业上利用固态Ga与NH3在高温条件下合成固态半导体材料氮化镓(GaN),同时有氢气生成。
反应过程中每生成3molH2,放出30.8kJ的热量。
①该反应的热化学方程式为 。
②一定条件下,一定量的Ga与NH3进行上述反应,下列叙述符合事实且可作为判断反应已达到平衡状态的标志的是 (填字母)。
A.恒温恒压下,混合气体的密度不变
B.断裂3molH—H键,同时断裂2molN—H键
C.恒温恒压下,反应达到平衡时,向反应体系中加入2molH2,NH3的消耗速率等于原平衡时NH3的消耗速率
D.升高温度,氢气的生成速率先增大再减小,最后不变
Ⅱ.利用I2O5消除CO污染的反应原理为5CO(g)+I2O5(s)
5CO2(g)+I2(s);
不同温度下,向装有足量I2O5固体的2L恒温恒容密闭容器中通入2molCO,测得CO2占总气体的物质的量分数[
(CO2)]随时间(t)的变化情况如图所示。
(1)T1温度下,0.5
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- 高考 化学 二轮 复习 一篇 题型 化学反应 原理 综合 限时 训练 答案
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