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.docx

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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

题型三　化学反应原理综合

题型限时训练

1.（2018·北京卷,27）近年来,研究人员提出利用含硫物质热化学循环实现太阳能的转化与存储。

过程如下:

（1）反应Ⅰ:

2H2SO4（l）

2SO2（g）+2H2O（g）+O2（g）

ΔH1=+551kJ·mol-1

反应Ⅲ:

S（s）+O2（g）

SO2（g）

ΔH3=-297kJ·mol-1

反应Ⅱ的热化学方程式:

　。

（2）对反应Ⅱ,在某一投料比时,两种压强下,H2SO4在平衡体系中物质的量分数随温度的变化关系如图所示。

p2　　　　p1（填“>”或“<”）,得出该结论的理由是 

　。

（3）I-可以作为水溶液中SO2歧化反应的催化剂,可能的催化过程如下。

将ⅱ补充完整。

ⅰ.SO2+4I-+4H+

S↓+2I2+2H2O

ⅱ.I2+2H2O+　　　 

　　　　+　　　　+2I- 

（4）探究ⅰ、ⅱ反应速率与SO2歧化反应速率的关系,实验如下:

分别将18mLSO2饱和溶液加入2mL下列试剂中,密闭放置观察现象。

（已知:

I2易溶解在KI溶液中）

序号

试剂组成

实验现象

A

0.4mol·L-1KI

溶液变黄,一段时间后出现浑浊

B

amol·L-1KI

0.2mol·L-1

H2SO4

溶液变黄,出现浑浊较A快

C

0.2mol·L-1

H2SO4

无明显现象

D

0.2mol·L-1KI

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·mol-1

（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·mol-1

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　。

解析:

（1）①2Co（s）+O2（g）

2CoO（s）　ΔH1=akJ·mol-1,②CoCO3（s）

CoO（s）+CO2（g）　ΔH2=bkJ·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。

（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。

答案:

（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:

NO

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。

解析:

（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。

答案:

（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

≥7

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“>”或“<”）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:

　。

解析:

（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<0。

（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。

答案:

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:

NO

NO2

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

0.0300

335℃

2.005

0.0500

0.0250

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　　　　。

解析:

（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-

S

+3H+。

（5）C

（aq）+BaSO4（s）

BaCO3（s）+S

（aq）;K=

=

=

=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。

答案:

（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>0

（3）①2NO+C

CO2+N2　放热　②不变

（4）HS

+H2O-2e-

S

+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+

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,0.5mi