2022高考化学二轮复习 专题跟踪检测 化学反应原理综合题

2022高考化学二轮复习 专题跟踪检测 化学反应原理综合题1随着国家环保部系列环保新规的出台，各地环保部门整治环保的工作也在紧锣密鼓地进行，其中汽车尾气和燃煤尾气是造成空气污染的重要原因之一，因此治理汽车尾气和燃煤尾气污染成为重中之重。回答下列问题：(1)煤燃烧产生的烟气中含有氮的氧化物，用CH4催化还原NOx可消除氮氧化物的污染。已知：CH4(g)2NO2(g)=N2(g)CO2(g)2H2O(g)H867.0 kJmol1；N2(g)2O2(g)=2NO2(g)H67.8 kJmol1；适量的N2和O2完全反应，每生成标准状况下5.6 L NO时，则吸收22.5 kJ的热量。则CH4催化还原NO的热化学方程式为_。(2)在汽车排气系统中安装三元催化转化器，可发生反应：2NO(g)2CO(g) 2CO2(g)N2(g)。在某密闭容器中通入等量的CO和NO，发生上述反应时，c(CO)随温度(T)和时间(t)的变化曲线如图所示。据此判断该反应的正反应为_(填“放热”或“吸热”)反应。温度为T2时，19 s反应达到平衡，则019 s内N2的平均反应速率v(N2)_molL1s1。温度为T1时，该可逆反应的平衡常数K_。(3)SNCRSCR脱硝技术是一种新型的除去烟气中氮氧化物的脱硝技术，一般采用氨气或尿素作还原剂，其基本流程如图：SNCRSCR脱硝技术中用NH3作还原剂还原NO的主要反应为4NH3(g)4NO(g)O2(g)4N2(g)6H2O(g)HT2，而T1平衡时CO浓度较高，说明温度升高，平衡逆向移动，故正反应为放热反应。v(N2)v(CO) molL1s10.05 molL1s1。温度为T1时，根据三段式法，则有：2NO(g)2CO(g) 2CO2(g)N2(g)起始(molL1) 2.0 2.0 0 0转化(molL1) 1.6 1.6 1.6 0.8平衡(molL1) 0.4 0.4 1.6 0.8故T1时，该可逆反应的平衡常数K80。(3)CO(NH2)2作还原剂，还原NO2生成N2、CO2、H2O，故反应的化学方程式为4CO(NH2)26NO24CO27N28H2O。由题图可知925 左右时脱硝效率最高。SCR技术中使用了催化剂，若温度太高，则催化剂活性降低或丧失。脱硝反应的主反应是放热反应，故温度过高时，脱硝主要反应的平衡逆向移动，导致脱硝效率降低。答案：(1)CH4(g)4NO(g)=2N2(g)CO2(g)2H2O(g)H1 159.2 kJmol1(2)放热0.0580(3)4CO(NH2)26NO24CO27N28H2O925 左右温度太高，会降低催化剂活性温度过高，脱硝主要反应的平衡逆向移动2(1)硼酸(H3BO3)能电离，它在水中能结合水电离出的OH形成B(OH)，写出硼酸的电离方程式：_。(2)向500 mL 0.2 molL1硼酸溶液中加入2 g氢氧化钠固体，充分反应后，溶液呈碱性，反应的离子方程式为_。溶液中各微粒(水除外)浓度由大到小的顺序为_。溶液中_(用含硼酸的电离常数K和水的离子积常数Kw的代数式表示)。(3)在一定条件下，H3BO33CH3OHB(OCH3)33H2O，H3BO3的转化率随时间变化的曲线如图所示。升高温度，正反应速率_(填“大于”“小于”或“等于”，下同)逆反应速率；反应物的总能量_生成物的总能量。(4)已知：H2O(l)=H2O(g)H44 kJmol1，标准状况下11.2 L B2H6气体在足量的氧气中燃烧，生成三氧化二硼固体和水蒸气，放出1 016.5 kJ的热量，写出表示B2H6气体燃烧热的热化学方程式：_。(5)硼酸通过一定的反应可生成NaBH4，NaBH4是一种强还原剂，用NaBH4和过氧化氢可以设计成一种碱性燃料电池，放电时，1 mol NaBH4释放8 mol e。写出原电池负极的电极反应式：_。解析：(1)依题意知硼酸的电离类似于盐的水解，可写出硼酸的电离方程式。(2)硼酸是弱酸，在离子方程式中写化学式；据计算得出硼酸过量，反应后溶液中含有等物质的量的H3BO3和NaB(OH)4，溶液呈碱性，说明B(OH) 的水解程度大于H3BO3的电离程度，可得到微粒浓度的大小关系。(3)据图像分析得出升高温度，H3BO3的转化率增大，更有利于平衡正向移动，正反应为吸热反应。(4)燃烧热为101 kPa时1 mol纯物质完全燃烧生成稳定的氧化物所放出的热量，根据盖斯定律，可写出该热化学方程式。(5)负极发生氧化反应，在碱性电池中有大量的OH，利用得失电子守恒即可写出电极反应式。答案：(1)H3BO3H2OB(OH)H(2)H3BO3OH=B(OH)c(H3BO3)c(Na)cB(OH)c(OH)c(H)(3)大于小于(4)B2H6(g)3O2(g)=B2O3(s)3H2O(l)H2 165 kJmol1(5)BH8OH8e=B(OH)4H2O3(2018重庆模拟)氮的化合物在生产和生活中广泛存在。请回答下列有关问题：(1)氯胺(NH2Cl)是一种长效缓释消毒剂，可通过反应NH3(g)Cl2(g)=NH2Cl(g)HCl(g)H12 kJmol1来制取。化学键NHClClNClHCl键能/(kJmol1)391243a431已知部分化学键的键能如表所示(假定不同物质中同种化学键的键能一样)，则a_。(2)2NO(g)O2(g)2NO2(g)的反应历程分两步：.2NO(g)N2O2(g)(快)va正ka正c2(NO)，va逆ka逆c(N2O2)，H10.N2O2(g)O2(g)2NO2(g)(慢)vb正kb正c(N2O2)c(O2)，vb逆kb逆c2(NO2)，H2”“”或“”“”或“0.6 molL1。由题图可知，升高温度Cl浓度降低，则升高温度平衡向正反应方向移动，所以该反应的H0。根据三段式法，A点平衡时有：Co(H2O)624ClCoCl426H2O起始/(molL1) 0.25 6.5 0转化/(molL1) 0.125 0.5 0.125平衡/(molL1) 0.125 6 0.125因此T1 时该反应的平衡常数为7.72104。(5)原电池中阳离子向正极(乙池)移动；甲池中Cd失电子生成Cd2，乙池中Co2得电子生成Co，所以甲池中盛放的是CdCl2溶液，乙池中盛放的是CoCl2溶液。答案：(1)6化学变化(2)雨天时温度相对较低，湿度大，平衡向左移动，主要为CoCl26H2O，故呈粉红色(3)减压烘干、常温下晾干、常温下鼓风吹干等(任写两种，合理即可)(4)7.72104(5)正极(乙池)CdCl25(2018宁德模拟)高铁酸钠(Na2FeO4)是一种新型、高效的水处理剂，与水反应的化学方程式为4Na2FeO410H2O=4Fe(OH)33O28NaOH。电解制备Na2FeO4装置示意图如图所示。(1)a是电源的_(填“正”或“负”)极。电解时，石墨电极附近溶液的碱性_(填“增强”“减弱”或“不变”)。(2)铁电极的反应式为_。(3)维持一定的电流强度和电解温度，NaOH起始浓度对Na2FeO4浓度影响如图(电解液体积相同的情况下进行实验)。电解3.0 h内，随NaOH起始浓度增大，Na2FeO4浓度变化趋势是_(填“增大”“不变”或“减小”)。当NaOH起始浓度为16 molL1,1.02.0 h内生成Na2FeO4的速率是_molL1h1。A点与B点相比，nFe(OH)3：A_B(填“”“”或“B，根据铁原子守恒，nFe(OH)3：AB。(4)由题给反应知，洗涤剂最好选用碱性溶液来抑制FeO的水解。Fe(NO3)3、NH4Cl溶液中因Fe3、NH的水解溶液均显酸性；CH3COONa溶液因CH3COO的水解而显碱性，故C符合题意。(5)将3个已知的热化学方程式按顺序分别编号为、，根据盖斯定律，将3，得：2Fe(OH)3(s)3NaClO(aq)4NaOH(aq)=2Na2FeO4(aq)3NaCl(aq)5H2O(l)HkJmol1。答案：(1)负增强(2)Fe8OH6e=FeO4H2O(3)增大8”“”“”“0，所以E1H2。(5)比较M、N两点CO的转化率，选择P点为参照点，比较M点和P点对应的CO的转化率：温度相同，y1大于y2，投入较多CO来增大SO2转化率，则CO的转化率降低，故M点对应的CO转化率小于P点；比较N点和P点对应的CO转化率：投料比的比值相同，P点温度高于N点，反应的正反应是放热反应，升高温度，平衡向左移动，故P点对应的CO转化率小于N点。故CO的平衡转化率：NPM。N点和P点的投料比的比值相同，升高温度，正、逆反应速率均增大，故N点逆反应速率小于P点。(6)设参与反应、的SO2的起始物质的量浓度分别为a molL1、b molL1，达到平衡时，转化的物质的量浓度分别为x molL1、y molL1，利用三段式法计算：2CO(g)SO2(g)S(l)2CO2(g)起始/(molL1) 0.2 a 0转化/(molL1) 2x x 2x平衡/(molL1) 0.22x ax 2x2H2(g)SO2(g)S(l)2H2O(g)起始/(molL1) 0.2 b 0转化/(molL1) 2y y 2y平衡/(molL1) 0.22y by 2y依题意知，2x0.16，解得x0.08,2y0.18，解得y0.09，平衡时c(SO2)0.2 molL10.17 molL10.03 molL1，c(H2)0.02 molL1，c(H2O)0.18 molL1，则反应的K2 700。缩小容器体积相当于增大压强，反应、都是气体分子数减小的反应，增大压强，平衡向正反应方向移动，SO2的平衡转化率增大。答案：(1)(2)4.31013(3)S(l)O2(g)=SO2(g)H529 kJmol1(4)(5)”或“”)0。若其他条件不变，仅仅增大压强，则逆反应速率会_(填“增大”“减小”或“不变”，下同)，平衡常数K会_。在其他条件不变时，请在图中画出平衡时CH3OCH3的体积分数随投料比n(H2)/n(CO2)变化的曲线图。(3)研究发现，催化剂可以促使烟气CO、SO2转化为CO2、S。反应原理为2CO(g)SO2(g) 2CO2(g)S(l)H270 kJmol1。其他条件相同，研究发现，分别选取Fe2O3、NiO、Cr2O3作上述反应的催化剂时，SO2的转化率随反应温度的变化如图，研究得出，应该选择Fe2O3作催化剂，主要原因可能是_。若在2 L恒容密闭容器中，将3 mol CO、1 mol SO2混合，在一定条件下引发反应，当SO2的平衡转化率为40%时，此时K_。向反应容器中再分别通入下列气体，可以使SO2转化率增大的是_(填标号)。ACO BSO2 CN2 DH2S ECO2解析：(1)根据盖斯定律，得出H1H32H2。(2)由题图可知，当投料比一定时，温度越高，CO2的平衡转化率越低，所以升温，平衡左移，正反应为放热反应。其他条件不变，增大压强，正、逆反应速率均增大；平衡常数只与温度有关，不随其他条件的变化而变化。当反应物按系数之比投料时，CH3OCH3的体积分数最大。(3)根据题图，可以得出Fe2O3作催化剂时，在相对较低的温度下可获得较高的SO2转化率，从而节约能源。利用三段式法进行计算：2CO(g)SO2(g) 2CO2(g)S(l)初始/mol 3 1 0转化/mol 0.8 0.4 0.8平衡/mol 2.2 0.6 0.8K0.44。增加CO的量，可以使SO2的转化率增大，A项符合题意；若增加SO2的量，平衡向正反应方向移动，但是SO2的转化率会降低，B项不符合题意；通入N2，不影响平衡移动，C项不符合题意；通入H2S，H2S会与SO2反应，平衡逆向移动，SO2的转化率会降低，D项不符合题意；通入CO2，平衡逆向移动，SO2的转化率会降低，E项不符合题意。答案：(1)H32H2(2)增大不变(3)Fe2O3作催化剂时，在相对较低的温度下可获得较高的SO2转化率，从而节约能源0.44A8锌元素是重要的金属元素，锌及其化合物在生活、生产中有广泛应用，回答下列问题：(1)ZnO和Al2O3的化学性质相似，写出ZnO和NaOH溶液反应的离子方程式：_。(2)闪锌矿(主要成分为ZnS)、软锰矿(主要成分为MnO2)与硫酸共热时可以析出单质硫，该反应的化学方程式为_。(3)火法炼锌时在鼓风炉中加热到1 1001 300 ，发生反应：ZnO(s)CO(g) Zn(g)CO2(g)H198 kJmol1。该反应的平衡常数表达式K_。温度为T1时，反应的平衡常数为K1，则同温下反应：ZnO(s)CO(g)Zn(g)CO2(g)的平衡常数K2_(用K1表示)。某温度时反应的平衡常数K1.0，起始时在容积固定的密闭鼓风炉中通入0.11 molL1 CO(ZnO足量)，达到平衡时，CO的浓度为_。(4)粗铜电解精炼的废电解液中常含有Zn2、Pb2，向废电解液中加入Na2S溶液，当有PbS和ZnS沉淀时，_。已知：Ksp(PbS)3.41028，Ksp(ZnS)1.61024(5)利用电化学还原CO2制取ZnC2O4的示意图如图所示，电解液不参与反应。则Pb电极的电极反应为_，当通入标准状况下11.2 L CO2时，转移电子数为_。解析：(1)由Al2O3与NaOH溶液的反应可以类推ZnO与NaOH溶液的反应，离子方程式为ZnO2OH=ZnOH2O。(2)题给反应中析出单质硫，说明ZnS被氧化为S，则MnO2被还原为Mn2，根据得失电子守恒、原子守恒配平化学方程式。(3)反应的平衡常数表达式K。反应的平衡常数K2。设平衡建立过程中CO的转化浓度为x molL1，则平衡时CO的浓度为(0.11x) molL1，Zn(g)、CO2的浓度均为x molL1，则1.0，解得x0.1，则平衡时CO的浓度为(0.110.1)molL10.01 molL1。(4)104。(5)电解法制备ZnC2O4，CO2在阴极上发生还原反应转化为C2O，电极反应式为2CO22e=C2O。根据2CO22e=C2O可知通入标准状况下11.2 L CO2时，转移0.5 mol电子。答案：(1)ZnO2OH=ZnOH2O(2)MnO2ZnS2H2SO4MnSO4ZnSO4S2H2O(3) 0.01 molL1(4)104(5)2CO22e=C2O0.5NA(或3.011023)