化学反应原理专题突破.docx
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化学反应原理专题突破
2014届阳江一中高三化学专题
(一)
化学反应原理
一、盖斯定律、热化学方程式、反应历程能量图
1、[2011广东31]
(2)将所得CH4与H2O(g)通入聚焦太阳能反应器,发生反应:
CH4(g)+H2O(g)
CO(g)+3H2(g),,该反应的△H=+206kJ•mol-1
在答题卡的坐标图中,画出反应过程中体系的能量变化图(进行必要的标注)
(3)已知:
CH4(g)+2O2(g)===CO2(g)+2H2O(g)△H=-802kJ•mol-1
写出由CO2生成CO的热化学方程式
2、[2012广东31]碘也可用作心脏起捕器电源—锂碘电池的材料,该电池反应为:
2Li(s)+I2(s)=2LiI(s)ΔH
已知:
4Li(s)+O2(g)=2Li2O(s)ΔH1
4LiI(s)+O2(g)=2I2(s)+2Li2O(s)ΔH2
则电池反应的ΔH=;碘电极作为该电池的极。
3、[2010·北京理综,26
(2)]在微生物作用的条件下,
NH
经过两步反应被氧化成NO
。
两步反应的能量
变化示意图如下:
①第一步反应是________反应(选填“放热”或
“吸热”),判断依据是
_______________________________________。
②1molNH
(aq)全部氧化成NO
(aq)的热化学方程式是
二、反应速率、平衡常数计算以及化学平衡有关综合题
4、[2010广东31]H3BO3溶液中存在如下反应:
H3BO3(aq)+H2O(l)
[B(OH)4]-(aq)+H+(aq),已知0.70mol·L-1H3BO3溶液中,上述反应于298K达到平衡时,c平衡(H+)=2.0×10-5mol·L-1,c平衡(H3BO3)≈c起始(H3BO3),水的电离可忽略不计,求此温度下该反应的平衡常数K(H2O的平衡浓度不列入K的表达式中,计算结果保留两位有效数字)。
5、[2011广东31]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图13所示。
(1)在0-30小时内,CH4的平均生成速率
VⅠ、VⅡ和VⅢ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)将等物质的量的CH4和H2O(g)充入
1L恒容密闭容器,某温度下反应达到平衡,
平衡常数K=27,此时测得CO的物质的量为0.10mol,
求CH4的平衡转化率(计算结果保留两位有效数字)
6、[2012广州一模31]碳酸甲乙酯(CH3OCOOC2H5)是一种理想的锂电池有机电解液,生成碳酸甲乙酯的原理为:
C2H5OCOOC2H5(g)+CH3OCOOCH3(g)
2CH3OCOOC2H5(g)ΔH1
(1)其他条件相同,CH3OCOOCH3的平衡转化率(α)与温度(T)、反应物配比(R)的关系如图所示。
①ΔH1______0(填“<”、“=”或“>”)。
②由图可知,为了提高CH3OCOOCH3的平衡转化率,除了升温,另一措施是____________。
③在密闭容器中,将1molC2H5OCOOC2H5和1molCH3OCOOCH3混合加热到650K,利用图中的数据,求此温度下该反应的平衡常数K。
7、工业上可利用“甲烷蒸气转化法生产氢气”,反应为:
CH4(g)+H2O(g)
CO(g)+3H2(g)。
已知温度、压强和水碳比[n(H2O)/n(CH4)]对甲烷平衡含量的影响如下图:
图1(水碳比为3)图2(800℃)
(1)温度对该反应的反应速率和平衡移动的影响是。
(2)其他条件不变,请在图2中画出压强为2MPa时,CH4平衡含量与水碳比之间关系曲线。
(只要求画出大致的变化曲线)
(3)已知:
在700℃,1MPa时,1molCH4与1molH2O在1L的密闭容器中反应,6分钟达到平衡,此时CH4的转化率为80%,求这6分钟H2的平均反应速率和该温度下反应的平衡常数是多少?
(写出计算过程,结果保留小数点后一位数字。
)
8、某温度下测得浓度均为0.10mol/L的KF和HF混合液的PH=4,近似计算HF的电离平衡常数Ka(写出计算过程)
三、分析表格、图像,阐述规律
9.苯乙烯(C6H5CH=CH2)是生产各种塑料的重要单体,其制备原理是:
C6H5C2H5(g)
C6H5CH=CH2(g)+H2(g)△H=+125kJ·mol-1
(1)实际生产中常以高温水蒸气作为反应体系的稀释剂(稀释剂不参加反应)。
C6H5C2H5的平衡转化率与水蒸气的用量、体系总压强关系如下图。
①由上图可得出:
结论一:
其他条件不变,水蒸气的用量越大,
平衡转化率越______;
结论二:
________________________________________
②加入稀释剂能影响C6H5C2H5平衡转化率的原因是:
___________________________________________
(2)某些工艺中,在反应的中途加入O2和特定的催化剂,有利于提高C6H5C2H5的平衡转化率。
试解释其原因:
_______________________________________________。
10、某化学反应2A
B+D在不同条件下进行,B、D的起始浓度为0,把反应物A的浓度(mol/L)随反应时间(min)的变化情况如下表所示。
实验序号
时间
浓度
温度/℃
0
10
20
30
40
50
60
1
800
1.0
0.80
0.67
0.57
0.50
0.50
0.50
2
800
1.0
0.60
0.50
0.50
0.50
0.50
0.50
3
820
1.0
0.40
0.25
0.20
0.20
0.20
0.20
4
760
1.0
根据上述数据,回答下列问题:
(1)在实验1中,0~10min内的反应速率v(A)为mol•L-1••min-1。
(2)与实验1相比,实验2的反应速率更(填“快”或“慢”),其原因可能是。
(3)
根据实验1和实验3的数据分析升温对该反应的影响,写出两条结论:
①;
②。
(4)实验4只改变温度,其它条件不变。
请在答题卡
的相应位置画出实验1和实验4的“浓度—时间”关系曲线。
11、[2007广东]“碘钟”实验中,3I-+S2O82-=I3-+2SO42-的反应速率可以用I3-与加入的淀粉溶液显蓝色的时间t来度量,t越小,反应速率越大。
某探究性学习小组在20℃进行实验,得到的数据如下表:
实验编号
①
②
③
④
⑤
c(I-)/mol·L-
0.040
0.080
0.080
0.160
0.120
c(SO42-)/mol·L
0.040
0.040
0.080
0.020
0.040
t/s
88.0
44.0
22.0
44.0
t2
回答下列问题:
(1)该实验的目的是。
(2)显色时间t2=。
(3)温度对该反应的反应速率的影响符合一般规律,若在40℃下进行编号③对应浓度的实验,显色时间t2的范围为(填字母)
A.<22.0sB.22.0~44.0sC.>44.0sD.数据不足,无法判断
(4)通过分比较上表数据,得到的结论是:
。
12、[2007广东]羟基磷灰石[Ca3(PO4)3OH]是一种一种重要的生物无机材料。
其常用的制备方法有两种:
方法A:
用浓氨水分别调Ca(NO3)2和(NH4)2HPO4溶液的pH约为12;在剧烈搅拌下,将(NH4)2HPO4溶液缓慢滴入Ca(NO3)2溶液中。
方法B:
剧烈搅拌下,将H3PO4溶液缓慢滴加到Ca(OH)2悬浊液中。
3种钙盐的溶解度随溶液pH的变化如上图所示(图中纵坐标是钙离子浓度的对数),回答下列问题:
(1)完成方法A和方法B中制备Ca5(PO4)3OH的化学反应方程式:
①5Ca(NO3)2+3(NH4)2HPO4+4NH3·H2O=Ca5(PO4)3OH↓++
②5Ca(OH)2+3H3PO4=
(2)与方法A相比,方法B的优点是。
(3)方法B中,如果H3PO4溶液滴加过快,制得的产物不纯,其原因是。
(4)图中所示3种钙盐在人体中最稳定的存在形式是(填化学式)。
(5)糖沾附在牙齿上,在酶的作用下产生酸性物质,易造成龋齿。
结合化学平衡移动原理,分析其原因。
13、Fenton法常用于处理含难降解有机物的工业废水,通常是在调节好pH和Fe2+浓度的废水中加入H2O2,所产生的羟基自由基能氧化降解污染物。
现运用该方法降解有机污染物p-CP,探究有关因素对该降解反应速率的影响。
[实验设计]控制p-CP的初始浓度相同,恒定实验温度在298K或313K(其余实验条件见下表),设计如下对比试验。
(1)请完成以下实验设计表(表中不要留空格)。
实验
编号
实验目的
T/K
pH
c/10-3mol·L-1
H2O2
Fe2+
为以下实验作参考
298
3
6.0
0.30
探究温度对降解反应速率的影响
298
10
6.0
0.30
[数据处理]实验测得p—CP的浓度随时间变化的关系如右上图。
(2)请根据右上图实验
曲线,计算降解反应在50~150s内的反应速率:
v(p—CP)=mol·L-1·s-1。
[解释与结论]
(3)实验
、
表明温度升高,降解反应速率增大。
但温度过高时反而导致降解反应速率减小,请从Fenton法所用试剂H2O2的角度分析原因:
。
(4)实验
得出的结论是:
pH等于10时,。
四、沉淀溶解平衡
14[2012广东31].难溶性杂卤石(K2SO4·MgSO4·2CaSO4·2H2O)属于“呆矿”,在水中存在如下平衡:
K2SO4·MgSO4·2CaSO4·2H2O(s)
2Ca2++2K++Mg2++4SO42—+2H2O
为能充分利用钾资源,用饱和Ca(OH)2溶液浸杂卤石制备硫酸钾,工艺流程如下:
Ca(OH)2溶液滤渣母液
硫酸钾
蒸发浓缩、冷却结晶
杂卤石过滤
(1)滤渣的主要成分有和以及未溶杂卤石。
(2)用化学平衡移动原理解释Ca(OH)2溶液能溶解杂卤石浸出K+的原因:
。
(5)有人以可溶性碳酸盐为溶浸剂,则溶浸过程中会发生:
CaSO4(s)+CO32—
CaCO3(s)+SO42—
已知298K时,Ksp(CaCO3)=2.80×10—9,Ksp(CaSO3)=4.90×10—5,求此温度下该反应的平衡常数K(计算结果保留三位的效数字)。
15、(3)第③步生成的Cr(OH)3在溶液中存在以下沉淀溶解平衡:
Cr(OH)3(s)
Cr3+(aq)+3OH-(aq),常温下,溶度积Ksp[Cr(OH)3]=1×10-32,要使c(Cr3+)不高于10-5mol/L,溶液的pH应调至。
16、
(2)CO2在自然界循环时可与CaCO3反应,CaCO3是一种难溶物质,其Ksp=2.8×10—9。
CaCl2溶液与Na2CO3溶液混合可形成CaCO3沉淀,现将等体积的CaCl2溶液与Na2CO3溶液混合,若Na2CO3溶液的浓度为2×10—4mo1/L,则生成沉淀所需CaCl2溶液的最小浓度为(2分)。
17、25℃时,Ksp[Mg(OH)2]=5.61×10-12,Ksp[MgF2]=7.42×10-11。
下列说法正确的是
A.25℃时,饱和Mg(OH)2溶液与饱和MgF2溶液相比,c(Mg2+)一样大
B.25℃时,在Mg(OH)2的悬浊液中加入少量的NH4Cl固体,c(Mg2+)减小
C.25℃时,Mg(OH)2固体在20mL0.01mol·L-1氨水中的Ksp和在20mL0.01mol·L-1NH4Cl溶液中的Ksp相等
D.25℃时,在Mg(OH)2悬浊液中加入NaF溶液后,Mg(OH)2可能转化为MgF2
E.25℃时,某饱和Mg(OH)2溶液中c(Mg2+)=0.0561mol·L-1,则溶液的pH=9
18、(3)煤汽化后的煤渣可提炼重金属。
右图为某温度下,Fe(OH)3(s)、Mg(OH)2(s)分别在溶液中达到沉淀溶解平衡后,改变溶液的pH,金属阳离子浓度变化情况。
据图分析:
该温度下,溶度积常数的关系为:
Ksp[Fe(OH)3]____Ksp[Mg(OH)2]
(填:
>、=、<);如果在新生成的Mg(OH)2浊液中滴入足量的Fe3+,振荡后,白色沉淀会全部转化为红褐色沉淀,原因是。
19、
(2)环境问题已成为社会关注的焦点。
某农药厂排放的废水中常含有较多的NH4+和PO43—,一般可以通过两种方法将其除去。
①方法一:
将CaO投加到待处理的废水中,生成磷酸钙,从而进行回收。
当处理后的废水中c(Ca2+)=2×10—7mol/L时,试计算溶液中c(PO43—)(写出计算过程,已知Ksp[Ca3(PO4)2]=2×10—33)
②方法二:
在废水中加入镁矿工业废水,就可以生成高品位的磷矿石——鸟粪石,反应式为Mg2+(aq)+NH4+(aq)+PO43—(aq)
MgNH4PO4(s),该方法中需要控制污水的pH为7.5~10,若pH高于10.7,鸟粪石的产量会大大降低。
其原因可能为。
五、电化学
20、[2012湛江一模]
(2)将两个石墨电极插入KOH溶液中,向两极分别通入CH4和O2,构成甲烷燃料电池。
其正极电极反应式是:
。
(3)某同学利用甲烷燃料电池设计了一种电解法制取Fe(OH)2的实验装置(如下图所示),通电后,溶液中产生大量的白色沉淀,且较长时间不变色。
下列说法中正确的是(填序号)
A.电源中的a为正极,b为负极
B.可以用NaCl溶液作为电解液
C.A、B两端都必须用铁作电极
D.阴极发生的反应是:
2H2O+2e-=H2↑+2OH-
21、[2011广东32](4)镀铝电解池中,金属铝为极,熔融盐电镀中铝元素和氯元素主要以AlCl4―和Al2Cl7―形式存在,铝电极的主要电极反应式为
(5)钢材镀铝后,表面形成的致密氧化铝膜能防止钢材腐蚀,其原因是
22.[2013·山东理综,28(3)]下图为电解精炼银的示意图,________(填
“a”或“b”)极为含有杂质的粗银,若b极有少量红棕色气体产生,
则生成该气体的电极反应式为_______。
23、[2013·北京理综,26(4)]通过NOx传感器可监测NOx的含量,
其工作原理示意图如下:
①Pt电极上发生的是________反应(填“氧化”或“还原”)
②写出NiO电极的电极反应式:
____________________________________________
________________________________________________________________________。
24、(4)CO分析仪以燃料电池为工作原理,该电池中电解质为氧化物固体,其中O2-可以在固体电解质中自由移动。
则该电池负极发生的反应是;
固体电解质中的O2-向极方向移动。
25、(3
)利用右图装置,可以模拟铁的电化学防护。
若X为碳棒,为减缓铁的腐蚀,开关K应该置于处(填“M”或“N”)。
若X为锌,开关K置于M处,则此时铁棒上发生的电极反应方程式为;
(4)对金属制品进行抗腐蚀处理,可延长其使用寿命。
铁制
品表面镀铜可防止其腐蚀,电镀时用铜而不用石墨做阳极的原因是
。
六、练习
26、工业上常利用醋酸和乙醇合成有机溶剂乙酸乙酯:
CH3COOH(l)+C2H5OH(l)
CH3COOC2H5(l)+H2O(l)ΔH=-8.62kJ·mol-1
已知CH3COOH、C2H5OH和CH3COOC2H5的沸点依次为118℃、78℃和77℃。
在其他条件相同时,某研究小组进行了多次实验,实验结果如图所示。
(1)该研究小组的实验目的是。
(2)60℃下反应40min与70℃下反应20min相比,前者的平均反应速率___________后者(填“小于”、“等于”或“大于”)。
(3)如图所示,反应时间为40min、温度超过80℃时,乙酸乙酯产率下降的原因可能是(写出两条)。
(4)某温度下,将0.10molCH3COOH溶于水配成1L溶液。
实验测得已电离的醋酸分子占原有醋酸分子总数的1.3%,求该温度下CH3COOH的电离平衡常数K。
(水的电离忽略不计,醋酸电离对醋酸分子浓度的影响忽略不计)
27、I.一定条件下,溶液的酸碱性对TiO2光催化燃料R降解反应的影响如右下图
(1)所示。
请回答下列问题:
(1)在20-25min之间,pH=10时R的平均降解速率mol·L-1·min-1。
(2)从图中可以读出,溶液的酸性与降解速率的关系是:
。
II.科学家在最新“人工固氮”的研究报道认为在常温、常压、光照条件下,N2在催化剂表面与水发生下列反应:
2N2(g)+6H2O(l)
4NH3(g)+3O2(g)ΔH
上述反应NH3生成量与温度的关系,常压下达到平衡时测得部分实验数据如下表:
温度T/K
303
313
323
NH3生成量/(10-6mol)
4.8
5.9
6.0
(1)该反应的平衡常数表达式K= ,ΔH0(填“<”“>”“=”);
(2)若该反应在恒容下达到平衡,判断该反应达到平衡的依据为(填字母):
A.压强不随时间改变B.气体的密度不随时间改变
C.c(H2O)不随时间改变D.单位时间里生成NH3和O2的物质的量之比4:
3
III.铝是日常生活中用途最多的金属元素,右下图
(2)为Al-AgO电池的构造简图,电解质溶液为NaOH,它可用作水下动力电源,该电池中铝做极,电极反应式。
28.(16分)碳和碳的化合物在生产、生活中的应用非常广泛,在提倡健康生活已成潮流的今天,“低碳生活”不再只是理想,更是一种值得期待的新的生活方式,请运用化学反应原理的相关知识研究碳及其化合物的性质。
(1)近年来,我国储氢纳米碳管研究取得重大进展,用电弧法合成的碳纳米管中常伴有大量碳纳米颗粒(杂质),这种碳纳米颗粒可用氧化气化法提纯,其反应化学方程式为:
____C+____K2Cr2O7+====___CO2↑+____K2SO4+____Cr2(SO4)3+____H2O
请完成并配平上述化学方程式。
其中氧化剂是________________,氧化产物是_________________
(2)甲醇是一种新型燃料,甲醇燃料电池即将从实验室走向工业化生产。
工业上一般以CO和H2为原料合成甲醇,该反应的热化学方程式为:
CO(g)+2H2(g)
CH3OH(g)△H1=-116kJ·mol-1
①已知:
△H2=-283kJ·mol-1
△H3=-242kJ·mol-1
则表示1mol气态甲醇完全燃烧生成CO2和水蒸气时的热化学方程式为;
②在容积为1L的恒容容器中,分别研究在230℃、250℃、270℃三种温度下合成甲醇的规律。
右图是上述三种温度下不同的H2和CO的起始组成比(起始时CO的物质的量均为1mol)与CO平衡转化率的关系。
请回答:
ⅰ)在上述三种温度中,曲线Z对应的温度是
ⅱ)利用图中a点对应的数据,计算出曲线Z在对应温度下CO(g)+2H2(g)
CH3OH(g)的平衡常数K=。
③在某温度下,将一定量的CO和H2投入10L的密闭容器中,5min时达到平衡,各物质的物质的浓度(mol•L-1)变化如下表所示:
0min
5min
10min
CO
0.1
0.05
H2
0.2
0.2
CH3OH
0
0.04
0.05
若5min~10min只改变了某一条件,所改变的条件是;且该条件所改变的量是。
参考答案
1、(3)CO2(g)+3H2O(g)===2O2(g)+CO(g)+3H2(g)△H=+1008kJ•mol-1
2、(△H1—△H2)/2;正极
3、①放热 ΔH=-273kJ·mol-1<0(或反应物总能量大于生成物总能量)
②NH
(aq)+2O2(g)==2H+(aq)+NO
(aq)+H2O(l) ΔH=-346kJ·mol-1
4、H3BO3(aq)+H2O(l)
[B(OH)4]-(aq)+H+(aq)
起始时各物质浓度/mol·L-1:
0.7000
平衡时各物质浓度/mol·L-10.702.0×10-52.0×10-5
K=
=
=5.7×10-10mol·L-1
5、
(1)VⅢ>VⅡ>VⅠ;Ⅱ。
(2)根据平衡的三步计算可求CH4的平衡转化率为:
0.1/0.11=0.91
6、①>(2分)②增大反应物中C2H5OCOOC2H5的浓度(或比例)(2分)
③由图知,平衡时CH3OCOOCH3的转化率为60%。
(1分)
设容器的容积为V(L)
C2H5OCOOC2H5(g)+CH3OCOOCH3(g)
2CH3OCOOC2H5(g)
初始浓度/mol·L-1:
1/V1/V0
平衡浓度/mol·L-1:
0.4/V0.4/V1.2/V(2分)
(3分)
7、
(1)其他条件不变,升高温度,反应速率加快,平衡向正反应方向移动。
(或描述降温的变化,3分)
(2)如右图(2分)(形状1分,标注1分)
(3)计算过程为:
(格式2分,速率1分,常数2分,共5分)
CH4(g)+H2O(g)
CO(g)+3H2(g)
起始浓度(mol/L):
1100
变化浓度(mol/L):
0.80.80.80.8
平衡浓度(mol/L):
0.20.20.80.8
8、HFH++F-
(0.10-1X10-4)mol·L-11X10-4mol·L-1(0.10+1X10-4)mol·L-1
近似为0.10mol·L-11X10-4mol·L-10.10mol·L-1(2分)
Ka=c(H+)·c(F-)/c(HF)=1X10-4mol·L-1X0.10mol·L-1/0.10mol·L-1=1.0X10-4mol·L-1(2分)
9、
(1)①高(1分)其他条件不变,体系总压强越大,平衡转化率越小。
(3分)
②总压不变时,加入稀释剂,参与反应的各物质浓度同等程度减小,相当于反应体系减压,故平衡向气体物质的量增大的方向
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