2022年高考化学一轮复习 第三单元 化学反应原理新题呈现

2022年高考化学一轮复习 第三单元 化学反应原理新题呈现【例1】(xx江西景德镇二模)氮的氧化物是造成空气污染的主要气体之一。用某些特殊的催化剂能将汽车尾气中的CO、NOx、碳氢化合物转化成无毒物质。已知:2C(s)+O2(g)2CO(g)H=-221.0 kJmol-1N2(g)+O2(g)2NO(g)H=+180.5 kJmol-1C(s)+O2(g)CO2(g)H=-393.5 kJmol-1(1)写出NO(g)与CO(g)催化转化成N2(g)和CO2(g)的热化学方程式:。(2)用NH3还原NOx生成N2和H2O。现有NO、NO2的混合气体3 L，可用同温、同压下3.8 L的NH3恰好使其完全转化为N2，则原混合气体中NO和NO2的物质的量之比为。(3)用电解法降解治理水中硝酸盐污染。在酸性条件下，电解原理如图1，直流电源A为(填“正”或“负”)极，写出电解原理总反应的离子方程式:。图1 图2(4)科研小组研究铁屑对地下水脱氮的反应原理。pH=2.5时，用铁粉还原KNO3溶液，相关离子浓度、pH随时间的变化关系如图2(部分副反应产物曲线略去)。请根据图中信息写出t1时刻前发生反应的离子方程式: 。已知活性炭能吸附N、OH-。pH=2.5时，将铁屑和活性炭同时加入硝酸钾溶液中，可以提高脱氮的效果，其原因是。答案(1)2NO(g)+2CO(g)N2(g)+2CO2(g)H=-746.5 kJmol-1(2)19(3)正4N+4H+2N2+2H2O+5O2(4)4Fe+N+10H+4Fe2+N+3H2O活性炭和铁构成了原电池，加快反应速率，此外，活性炭吸附生成物N、OH-，能降低水中的N浓度且使溶液的酸性增强解析(1)N2(g)+O2(g)2NO(g)H=+180.5 kJmol-12C(s)+O2(g)2CO(g)H=-221.0 kJmol-1C(s)+O2(g)CO2(g)H=-393.5 kJmol-1根据盖斯定律，2-可得:2NO(g)+2CO(g)N2(g)+2CO2(g)H=(-393.5 kJmol-1)2-(-221.0 kJmol-1)-(+180.5 kJmol-1)=-746.5 kJmol-1。(2)根据反应可知:氨气被氧化为氮气，NH3N23e-;一氧化氮被还原为氮气，NON22e-;二氧化氮被还原为氮气，NO2N24e-。设一氧化氮体积为x，二氧化氮体积为3-x，氨气的体积为3.8 L，根据电子守恒可知:3.8 L3=2x+4(3-x)，x=0.3 L，则二氧化氮体积为2.7 L，相同条件下，混合气体中NO和NO2的体积比等于物质的量之比为0.3 L2.7 L=19。(3)由图示知在Ag-Pt电极上N发生还原反应，因此Ag-Pt电极为阴极，则B为负极，A为电源正极，阴极反应是N得电子发生还原反应生成N2，阳极上氢氧根失去电子生成氧气，电解总反应为4N+4H+2N2+2H2O+5O2。(4)根据图示知道t1时刻前，硝酸根离子、氢离子浓度逐渐减小，亚铁离子浓度增大，则是金属铁和硝酸之间的反应，即4Fe+N+10H+4Fe2+N+3H2O;将铁屑和活性炭同时加入上述KNO3溶液中，活性炭和铁构成了无数个微小的铁碳原电池，加快反应速率(或活性炭吸附作用，降低溶液中N浓度)，可以提高脱氮效果。【例2】(xx开封二模)开发新能源是解决环境污染的重要举措，其中甲醇、甲烷是优质的清洁燃料，可制作燃料电池。(1)已知:2CH3OH(l)+3O2(g)2CO2(g)+4H2O(g)H1=-1 274.0 kJmol-12CO(g)+O2(g)2CO2(g)H2=-566.0 kJmol-1H2O(g)H2O(l)H3=-44.0 kJmol-1。甲醇不完全燃烧生成一氧化碳和液态水的热化学方程式为。(2)生产甲醇的原料CO和H2可由反应CH4(g)+H2O(g)CO(g)+3H2(g)H0得到。一定条件下CH4的平衡转化率与温度、压强的关系如图1，则p1(填“”或“=”)p2。A、B、C三点处对应平衡常数(KA、KB、KC)的大小顺序为。100 时，将1 mol CH4和2 mol H2O通入容积为1 L的定容密闭容器中发生反应，能说明该反应已经达到平衡状态的是(填字母)。a. 容器的压强恒定b. 容器内气体密度恒定c. 3v正(CH4)=v逆(H2)d. 单位时间内消耗0.1 mol CH4同时生成0.3 mol H2(3)甲醇燃料电池(简称DMFC)由于结构简单、能量转化率高、对环境无污染，可作为常规能源的替代品而越来越受到关注。DMFC工作原理如图2所示:通入a气体的电极是原电池的(填“正”或“负”)极，其电极反应式为。(4)某研究小组将两个甲烷燃料电池串联后作为电源，进行饱和氯化钠溶液电解实验，如图3所示U形管中氯化钠溶液的体积为800 mL。闭合K后，若每个电池甲烷用量均为0.224 L(标准状况)，且反应完全，则理论上通过电解池的电量为(列式计算，法拉第常数F=9.65104 Cmol-1)。若产生的气体全部逸出，电解后溶液混合均匀，电解后U形管中溶液的pH为。 图1 图2图3答案(1)CH3OH(l)+O2(g)CO(g)+2H2O(l)H=-442.0 kJmol-1(2)p1p2KAKBKCac(3)负CH3OH-6e-+H2OCO2+6H+(4)89.65104 Cmol-1=7.72103 C13解析(1)根据盖斯定律，将已知反应(-+4)得到CH3OH(l)+O2(g)CO(g)+2H2O(l)，所以该反应的H=(-1 274.0 kJmol-1)-(-566.0 kJmol-1)+(-44.0 kJmol-14)=-442.0 kJmol-1，即CH3OH(l)+O2(g)CO(g)+2H2O(l)H=-442.0 kJmol-1。(2)在图1的200 位置，平行与纵轴画一条虚线，可见CH4的转化率p1时大于p2时，在CH4(g)+H2O(g)CO(g)+3H2(g)反应中，生成物的气体体积大于反应物，压强增大时平衡向逆向移动，故p1p2;正反应吸热，随温度升高，平衡正向移动，化学平衡常数K增大，所以KAKB”、“”、“c(N)c(Na+)c(OH-)c(H+)解析(1)由N2(g)+2O2(g)2NO2(g)H=+a kJmol-1、N2H4(g)+O2(g)N2(g)+2H2O(g)H=-b kJmol-1、2NO2(g)N2O4(g)H=-c kJmol-1，根据盖斯定律可知2-得2N2H4(g)+N2O4(g)3N2(g)+4H2O(g)H=-(a-c+2b)kJmol-1。(2)次氯酸钠与过量的氨气反应制备肼，依据质量守恒写出化学方程式:NaClO+2NH3N2H4+NaCl+H2O。(3)甲、乙容器温度不变，平衡常数不变;丙容器绝热，温度升高平衡逆向移动，平衡常数减小，故K甲=K乙K丙。甲容器在反应过程中保持压强不变，故容器体积减小，氮气的浓度增大;乙容器保持体积不变，随着反应的进行，压强减小;丙容器绝热，温度升高平衡逆向移动，故达到平衡时N2的浓度c(N2)甲c(N2)乙c(N)c(Na+)c(OH-)c(H+)。【例4】(xx郑州二模)CO、SO2是主要的大气污染气体，利用化学反应原理是治理污染的重要方法。. 甲醇可以补充和部分替代石油燃料，缓解能源紧张。利用CO可以合成甲醇。(1)已知:CO(g)+O2(g)CO2(g) H1=-283.0 kJmol-1H2(g)+O2(g)H2O(l) H2=-285.8 kJmol-1CH3OH(g)+O2(g)CO2(g)+2H2O(l)H3=-764.5 kJmol-1则CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)H=kJmol-1。(2)一定条件下，在容积为V L的密闭容器中充入a mol CO与2a mol H2合成甲醇，平衡转化率与温度、压强的关系如右图所示。p1(填“” 、“” 、“” 或“=” )H2。下列措施能够同时满足增大反应速率和提高CO转化率的是(填字母)。A. 使用高效催化剂B. 降低反应温度C. 增大体系压强D. 不断将CH3OH从反应混合物中分离出来E. 增加等物质的量的CO和H2. 某学习小组以SO2为原料，采用电化学方法制取硫酸。(3)原电池法:该小组设计的原电池原理如图1所示。写出该电池负极的电极反应式:。(4)电解法:该小组用Na2SO3溶液充分吸收SO2得到NaHSO3溶液，然后电解该溶液制得了硫酸。原理如下图所示。图1图2写出开始电解时阳极的电极反应式:。答案(1)-90.1(2) 甲醇的合成反应是气体分子数减少的反应，相同温度下，增大压强CO的转化率提高=C(3)SO2+2H2O-2e-4H+S(4)HS+H2O-2e-S+3H+解析(1)根据已知热化学方程式，可以变化得到:H=H1+2H2-H3。(2)根据反应CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)可知，增大压强，化学平衡向右移动，转化率提高，而在相同温度下，p1时的转化率比p2时转化率小，所以p1p2。在A点时，CO转化率为0.75，所以有mol的CO被反应掉，余mol的CO，平衡浓度为molL-1，同理可算出H2的平衡浓度为molL-1，CH3OH的平衡浓度为molL-1，甲醇合成反应在A点的平衡常数K= = 。(3)使用催化剂能改变化学反应速率，而不能使平衡移动，降低温度，化学反应速率减慢，增大体系压强，化学反应速率加快，平衡向气体分子数减少的方向移动，提高CO的转化率，将甲醇移走，降低了生成物浓度，化学反应速率减慢，增加等物质的量的CO和H2，相当于少投入H2，多投入CO，导致CO的转化率降低。所以只有C符合条件。(4)原电池的负极发生氧化反应，其电极反应式为SO2+2H2O-2e-4H+S，电解池的阳极发生氧化反应，电极反应式为HS+H2O-2e-S+3H+。