北京市学年高三期末考试化学试题答案分类汇编 《化学反应原理 》.docx
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北京市学年高三期末考试化学试题答案分类汇编《化学反应原理》
北京市2019-2020学年高三各区第一学期期末化学考试分类汇编
化学反应原理
(海淀区)18.(12分)煤的洁净技术(包括固硫技术和脱硫技术两类)可有效降低燃煤废气中SO2的含量,已成为我国解决环境问题的主导技术之一。
I.固硫技术:
通过加入固硫剂,将硫元素以固体形式留在煤燃烧的残渣中。
石灰石是常用的固硫剂,固硫过程中涉及的部分反应如下:
①CaCO3(s)
CaO(s)+CO2(g)△H1=+178.30kJ/mol
②CaO(s)+SO2(g)+0.5O2(g)
CaSO4(s)△H2=-501.92kJ/mol
③CO(g)+0.5O2(g)
CO2(g)△H3
④CaSO4(s)+CO(g)
CaO(s)+SO2(g)+CO2(g)△H4=+218.92kJ/mol
(1)温度升高,反应①的化学平衡常数________(填“增大”“减小”或“不变”)。
(2)△H3=________kJ/mol。
(3)在煤燃烧过程中常鼓入稍过量的空气以提高固硫率(燃烧残渣中硫元素的质量占燃煤中硫元素总质量的百分比),结合反应②、③、④分析其原因:
________。
II.电化学脱硫技术是一种温和的净化技术,其基本原理为利用
阳极反应产生的羟基自由基(·OH,氧元素为-1价)将燃煤中的含硫
物质氧化除去,其装置示意图如右图所示。
(4)将煤打成煤浆加入电解槽的目的是________。
(5)阳极的电极反应式为________。
(6)补全用羟基自由基除去煤中二硫化亚铁(FeS2)的反应的离子方程式:
FeS2+·OH====Fe3++SO42-+H2O+________
(7)利用上述装置对某含FeS2的煤样品进行电解脱硫,测得一定时间内随溶液起始pH的改变脱硫率(溶于水中的硫元素质量占煤样中硫元素总质量的百分比)的变化如下图所示。
pH大于1.5后脱硫率下降的可能原因有:
随着pH的升高,反应物的氧化性或还原性降低;________。
(朝阳区)16.(8分)乙二酸(H2C2O4)俗称草酸,在实验研究和化学工业中应用广泛。
(1)室温下,测得0.1mol·L−1H2C2O4溶液的pH=1.3,写出草酸的电离方程式_______。
(2)草酸溶液中各粒子的物质的量分数随溶液pH变化关系如下图所示:
①向草酸溶液中滴加KOH溶液至pH=2.5时发生的主要反应的离子方程式是
_______。
②0.1mol·L−1KHC2O4溶液中,下列粒子浓度关系正确的是_______(填序号)。
a.c(K+)+c(H+)=c(HC2O4–)+c(C2O42–)+c(OH–)
b.c(K+)>c(HC2O4–)>c(C2O42–)>c(H2C2O4)
c.c(K+)=c(HC2O4–)+c(C2O42–)+c(H2C2O4)
(3)工业上利用硫酸亚铁与草酸反应制备草酸亚铁晶体,其离子方程式为:
Fe2++H2C2O4+xH2O
FeC2O4.xH2O↓+2H+
①制备时需添加氨水以提高FeC2O4·xH2O的产率,从化学平衡移动原理角度解
释原因:
。
②测定草酸亚铁晶体(FeC2O4·xH2O)的x值,实验如下:
称取0.5400g草酸亚铁晶体溶于一定浓度的硫酸中,用KMnO4酸性溶液滴定。
到达滴定终点时,消耗0.1000mol·L-1的KMnO4酸性溶液18.00mL。
已知:
滴定过程中铁、碳元素被氧化为Fe3+、CO2,锰元素被还原为Mn2+
则FeC2O4·xH2O中x=_______(FeC2O4的摩尔质量是144g·mol-1)。
一定条件
(朝阳区)17.(12分)合成氨对人类生存具有重大意义,反应为:
N2(g)+3H2(g)
2NH3(g)∆H
(1)科学家研究在催化剂表面合成氨的反应机理,反应步骤与能量的关系如下图所示(吸附在催化剂表面的微粒用*标注,省略了反应过程中部分微粒)。
①NH3的电子式是_______。
②写出步骤c的化学方程式_______。
③由图像可知合成氨反应的∆H______0
(填“>”、“<”或“=”)。
(2)传统合成氨工艺是将N2和H2在高温、高压条件下发生反应。
若向容积为1.0L的反应容器中投入5molN2、15molH2,在不同温度下分别达平衡时,混合气中NH3的质量分数随压强变化的曲线如下图所示。
①温度T1、T2、T3大小关系是_______。
②M点的平衡常数K=_______(可用分数表示)。
(3)目前科学家利用生物燃料电池原理(电池工作时MV2+/MV+在电极与酶之间传递电子),研究室温下合成氨并取得初步成果,示意图如下:
①导线中电子移动方向是_______。
②固氮酶区域发生反应的离子方程式是_______。
③相比传统工业合成氨,该方法的优点有_______。
(东城区)15.(10分)随着能源技术的发展,科学家们将目光聚焦于锂的开发与研究。
(1)锂元素的性质与原子结构密切相关。
写出锂的原子结构示意图:
。
(2)根据元素周期律推断:
①锂与水反应的化学方程式是。
②在碱金属元素的最高价氧化物对应的水化物中,LiOH的碱性最(填“强”或“弱”)。
(3)已知:
M(g)→M+(g)+e-∆H(M代表碱金属元素)
元素
Li
Na
K
Rb
Cs
∆H(kJ/mol)
+520
+496
+419
+403
+376
①根据以上数据,元素的金属性与∆H的关系是。
②从原子结构的角度解释①中结论:
。
(4)海水中有丰富的锂资源,我国科学家研发出利用太阳能从海水中提取金属锂的技术,提取原理如下图所示:
①金属锂在电极(填“A”或“B”)上生成。
②阳极产生两种气体单质,电极反应式是。
(东城区)16.(12分)甲醇(CH3OH)的合成与应用具有广阔的发展前景。
Ⅰ.合成甲醇的部分工艺流程如下:
原料气预热装置→合成反应器甲醇
(1)甲烷与水蒸气反应制备合成甲醇的原料气CO、CO2和H2。
CH4(g)+H2O(g)=CO(g)+3H2(g)∆H=+206.2kJ·mol-1
CO(g)+H2O(g)=CO2(g)+H2(g)∆H=-41.0kJ·mol-1
甲烷与水蒸气反应生成CO2和H2的热化学方程式为。
(2)在催化剂的作用下,200~300℃时,合成反应器内发生反应:
ⅰ.CO(g)+2H2(g)
CH3OH(g)∆H<0
ⅱ.CO2(g)+3H2(g)
CH3OH(g)+H2O(g)∆H<0
①一段时间内,记录合成反应器出、入口样品的温度,数据如右图所示。
曲线是合成反应器出口样品的温度。
②如果你是工程师,请对合成反应器中压强的控制
提出建议并说明理由:
。
合成反应器中有少量的副反应,会生成二甲醚(CH3OCH3)、甲酸甲酯等。
已知沸点:
甲醇64.7℃;二甲醚-24.9℃;甲酸甲酯32.0℃。
③CO和H2生成二甲醚的化学方程式是。
④从合成反应器出来的产品经分离提纯可以得到甲醇,请简述该方法。
Ⅱ.右图为甲醇燃料电池的示意图。
(3)①负极的电极反应式是。
②质子交换膜材料的合成是燃料电池的核心技术。
我国科研人员研发的一种质子交换膜材料的结构片段如下,它由三种单体缩聚而成。
已知:
ROH+R’Cl→R—O—R’+HCl
单体的结构简式是:
、、。
(西城区)17.(12分)含氰根(CN−)的废水必须经处理后排放。
某电镀废水pH≈12,氰化物以CN−、Cu(CN)32−等形式存在(均以CN−计),处理流程如下:
(1)HCN是一元弱酸,用离子方程式表示NaCN水溶液显碱性的原因:
______。
(2)二次处理阶段,使用不同方法氧化。
①过硫酸钾(K2S2O8)氧化法:
K2S2O8溶液将CN−(N为-3价)氧化成毒性弱的CNO−(N为-3价)。
Ⅰ.碱性溶液中S2O82−在一定条件下氧化CN−生成CNO−和SO42−的离子方程式是______。
Ⅱ.不同浓度的K2S2O8溶液对CN−的去除率如图1。
工业上选用浓度为1mmol·L−1
K2S2O8溶液,不用0.75mmol·L−1和2mmol·L−1的原因是______。
Ⅲ.研究CN−的氧化去除机理。
(文献中为碱性条件下的结论)
文献:
a.没有Cu+,S2O82−对CN−没有去除效果。
b.S2O82−和Cu+反应生成硫酸根自由基(SO4−·)和CuO。
c.SO4−·可能转变为羟基自由基(·OH)。
d.SO4−·、·OH均可将CN−氧化为CNO−。
叔丁醇只可以使·OH失
去活性,乙醇可以使SO4−·、·OH均失去活性。
实验:
相同条件下,向含Cu(CN)32−的碱性废水中加入叔丁醇,CN−的去除率没有影响;加入乙醇,CN−的去除率降低50%。
两种不同的CN−的氧化去除机理如图2,结合文献和实验回答下列问题:
ⅰ.补全“机理一”。
ⅱ.从“机理二”可看出CuO参与了去除CN−,列举其证据:
______。
②电解法:
碱性环境中,在阳极发生两步反应,CN−放电生成CNO−,CNO−再放电生成CO2和N2,第二步的阳极反应式是______。
(丰台区)15.(8分)氧、硫、硒(Se)、碲(Te)、钋(Po)是元素周期表中原子序数依次增大的同主族元素。
回答下列问题:
(1)硒在元素周期表中的位置。
209
84
(2)Po的中子数为。
(3)某温度时,该族单质与H2反应生成气态H2X的热化学方程式如下:
O2(g)+2H2(g)
2H2O(g)△H1=-484kJ·mol﹣1
S(g)+H2(g)H2S(g)△H2=-20kJ·mol﹣1
Se(g)+H2(g)H2Se(g)△H3=+81kJ·mol﹣1
①硫和硒氢化物的热稳定性:
H2SH2Se(填“>”、“=”或“<”);判断依据是。
②写出O2(g)与H2S(g)反应生成H2O(g)和S(g)的热化学方程式。
(丰台区)18.(14分)随着现代科学技术的快速发展,防腐蚀技术也在不断提高。
Ⅰ.金属的腐蚀原理
(1)中性环境中多为吸氧腐蚀,其正极的电极反应为。
(2)析氢腐蚀和吸氧腐蚀的均会导致体系中c(OH-)(填“增大”、“不变”或“减小”)。
(3)不同酸性介质中,金属腐蚀原理并不相同。
下图是密闭容器中,生铁在pH=2
和pH=4的盐酸中压强随时间的变化过程。
图中代表pH=2的曲线是(填“a”或“b”)。
Ⅱ.金属的电化学防护
(1)富锌涂料是使用广泛的防锈底漆,涂层中锌对钢铁保护的原理是。
(2)缓蚀剂是能明显减缓或阻止金属腐蚀的物质,钼酸钠(Na2MoO4)和磷酸二氢锌[Zn(H2PO4)]2是常用自来水(pH范围6.5~8.8)介质碳钢缓蚀剂。
①钼酸钠(Na2MoO4)在电极表面被还原为MoO2形成保护膜,减缓腐蚀,该电极反应为;同时,MoO42--能与Fe2+反应生成难溶的Fe2O3和MoO2,沉积在碳钢表面减缓腐蚀。
写出MoO42-与Fe2+反应的离子反应方程式:
。
②电化学反应可使缓蚀剂成分中的Zn(H2PO4)2转化为难溶性的Zn3(PO4)2,形成保护膜,减缓腐蚀。
用平衡移动原理解释发生转化原因。
(昌平区)15.(8分)研究表明,氮氧化物和二氧化硫等气体与雾霾的形成有关(如下图所示)。
(1)过程①中NOx(x=1或2)发生_______(填“氧化”或“还原”)反应。
(2)气体A的化学式是________。
(3)过程②的化学方程式是________。
(4)已知:
2H2S(g)+O2(g)=2S(s)+2H2O(l)△H1=-akJ/mol
S(s)+O2(g)=SO2(g)△H2=-bkJ/mol
家庭常用燃料液化石油气中含有微量H2S,在燃烧过程中会产生SO2。
该反应的热化学方程式是____________。
(昌平区)16.(10分)利用甲醇和水蒸气重整为燃料电池提供氢气。
甲醇和水蒸气重整的主要反应是:
反应i:
CH3OH(g)+H2O(g)
CO2(g)+3H2(g)△H1=+49kJ/mol
同时,存在副反应:
反应ii:
CH3OH(g)
CO(g)+2H2(g)△H2=+91kJ/mol
(1)反应i的平衡常数K的表达式是。
(2)为探究条件对反应i平衡的影响,X、Y(Y1、Y2)可分别代表压强或温度。
下图表示Y一定时,反应i中H2O(g)的平衡转化率随X的变化关系。
①X代表的物理量是。
②判断Y1Y2(填“>”或“<”),理由是。
(3)CO易使反应i的催化剂中毒,研究温度和投料比对甲醇转化率及重整气中CO物质的量分数的影响,结果如图所示。
1选择250℃、水/甲醇投料比为2作为最佳条件进行反应,原因是。
②250℃时CO物质的量分数始终高于200℃时CO物质的量分数的原因可能是。
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化学反应原理参考答案
(海淀区)18.(12分)
(1)增大(1分)
(2)-283
(3)鼓入稍过量的空气,增大了反应体系中氧气的浓度,使反应②平衡正向移动,有利于固硫;同时,氧气浓度增大也会使反应③平衡正向移动,降低CO浓度,增大CO2浓度,使反应④平衡逆向移动,(或其他合理分析)有利于固硫
(4)增大接触面积,提高反应速率(或使反应更充分)
(5)H2O–e-===·OH+H+(或OH-–e-===·OH)(1分)
(6)1FeS2+15·OH====1Fe3++2SO42-+7H2O+1___H+___
(7)pH升高,促进Fe3+水解生成Fe(OH)3,覆盖在煤浆表面,阻止反应进行(或其他合理答案)
(朝阳区)16.(8分)
(1)H2C2O4⇌H++HC2O4-,HC2O4-⇌C2O42-+H+
(2)①
②bc
(3)①NH3·H2O与H+反应,降低c(H+)浓度,使Fe2++H2C2O4+xH2O⇌FeC2O4·xH2O↓+2H+平衡向正反应方向移动,产生更多的FeC2O4·xH2O
②2
(朝阳区)17.(12分)
(1)①
②*NNH+H2
*N+NH3
③<
(2)①T1<T2<T3
②
(或7.32×10-3)
(3)①a→b
②N2+6H++6MV+===2NH3+6MV2+
③条件温和、生成氨的同时释放电能(其他答案合理给分)
(东城区)15.(10分)
(1)
(2)①2Li+2H2O=2LiOH+H2↑②弱
(3)①同一主族,金属活动性越强(或弱),∆H越小(或大)
②从Li→Cs,随着质子数递增,电子层数增多,原子半径增大,原子失电子能力增强,∆H减小
(4)①A
②2Cl--2e-=Cl2↑4OH--4e-=O2+2H2O
(东城区)16.(12分)
(1)CH4(g)+2H2O(g)=CO2(g)+4H2(g)∆H=+165.2kJ·mol-1
(2)①a
催化剂
200-300℃
②适当加压。
加压能使该反应速率增大、原料转化率升高,也会增加设备和动力成本
③2CO+4H2
CH3OCH3+H2O
④降温冷凝得到液态甲醇粗品再蒸馏提纯
(3)①CH3OH-6e-+H2O=CO2+6H+
②
(西城区)17.(每空2分,共12分)
一定条件
(1)CN−+H2O
HCN+OH−
(2)①Ⅰ.S2O82−+CN−+2OH−======CNO−+2SO42−+H2O
Ⅱ.1mmol·L−1比0.75mmol·L−1反应速率快、CN−的去除率高,比2mmol·L−1
经济
Ⅲ.ⅰ.(2分)
ⅱ.碱性条件下,没有Cu+,CN−没有去除效果,Cu+会生成CuO;碱性条件下,加入乙醇,可以使SO4−·失去活性而CN−的去除率仍然有50%
②2CNO−+4OH−−6e−==2CO2↑+N2↑+2H2O
(丰台区)15.(8分)
(1)第四周期,第ⅥA族
(2)125
(3)①>
同主族元素,从上到下,核电荷数增多,电子层数增加,原子半径增大,得电子能力增大,气态氢化物稳定性增强。
(或依据△H可判断硫化氢能量小,物质更稳定。
合理给分)
②2H2S(g)+O2(g)
S(g)+2H2O(g)△H=-444kJ·mol﹣1
(丰台区)18.(14分)Ⅰ
(1)O2+2H2O+4e-
4OH-
(2)增大(3)a
Ⅱ
(1)形成原电池,锌失去电子做负极,铁为正极,电子在正极放电,保护铁
(2)①MoO42-+2e-+2H2O
MoO2+4OH-
MoO42-+2Fe2++2OH-
MoO2+Fe2O3+H2O
②正极反应使c(OH-)增大,使平衡H2PO4-
HPO42-+H+HPO42-PO43-+H+正向移动,有利于2PO43-+3Zn2+Zn3(PO4)2↓生成。
(昌平区)15.(8分)
(1)氧化
(2)NH3
催化剂
(3)2SO2+O2
2SO3
(4)2H2S(g)+3O2(g)==2SO2(g)+2H2O(l)△H=-(a+2b)kJ/mol
(昌平区)16.(10分)
(1)K=
(2)①温度
②>,反应i的正反应方向气体体积增大,当温度一定时,压强增大,反应向左移动,H2O(g)平衡转化率减小。
(3)①此条件下甲醇的平衡转化率最高,且CO的物质的量分数较小。
②投料比一定,温度升高,反应ii向右移动,反应i也向右移动使c(CH3OH)减少而使反应ii左移,温度对反应ii的影响较后者大,所以整体表现为250℃时CO含量较高。
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