2019版高考化学大一轮复习专题9溶液中的离子反应专题讲座四加试第30题--基本概念基本理论综合学案.doc

专题讲座四加试第30题基本概念、基本理论综合12017浙江4月选考，30(2)(3)以氧化铝为原料，通过碳热还原法可合成氮化铝(AlN)；通过电解法可制取铝。电解铝时阳极产生的CO2可通过二氧化碳甲烷化再利用。请回答：(2)在常压、Ru/TiO2催化下，CO2和H2混合气体(体积比14，总物质的量a mol)进行反应，测得CO2转化率、CH4和CO选择性随温度变化情况分别如图1和图2所示(选择性：转化的CO2中生成CH4或CO的百分比)。反应 CO2(g)4H2(g)CH4(g)2H2O(g)H4反应 CO2(g)H2(g)CO(g)H2O(g)H5图1图2下列说法不正确的是_。AH4小于零B温度可影响产物的选择性CCO2平衡转化率随温度升高先增大后减少D其他条件不变，将CO2和H2的初始体积比改变为13，可提高CO2平衡转化率350 时，反应在t1时刻达到平衡，平衡时容器体积为V L，该温度下反应的平衡常数为_(用a、V表示)。350 下，CH4的物质的量随时间的变化曲线如图3所示。画出400 下Ot1时刻CH4物质的量随时间的变化曲线。图3(3)据文献报道，CO2可以在碱性水溶液中电解生成甲烷，生成甲烷的电极反应式是_。答案(2)CD(3)CO26H2O8e=CH48OH解析 (2)由图1转化率随温度变化看出，350 之前为未平衡之前的转化率，之后为CO2的平衡转化率，温度升高转化率降低，说明反应为放热反应，A正确、C错误；从图2可以看出温度对生成产物(产物的选择性)有影响，B正确；相同条件下CO2和H2的初始体积比从14改变为13，前者CO2的转化率高，D错误。根据图1知350 时CO2的平衡转化率为0.8，根据三段式进行计算 CO2(g)4H2(g) CH4(g)2H2O(g)初始/mol a a 0 0转化/mol a0.8 a0.84 a0.8 a0.82平衡/mol a0.2 a0.8 a0.8 a1.6代入求平衡常数K。由图3看出时350 时，反应在t1时达到平衡，又反应为放热反应，400 反应速率加快，平衡逆向移动，生成甲烷的量减少。2(2016浙江10月选考，30)氯及其化合物在生活和生产中应用广泛。(1)已知：900 K时，4HCl(g)O2(g)2Cl2(g)2H2O(g)，反应自发。该反应是放热还是吸热，判断并说明理由：_。900 K时，体积比为41的HCl和O2在恒温恒容的密闭容器中发生反应，HCl的平衡转化率(HCl)随压强(p)变化曲线如图。保持其他条件不变，升温到T(假定反应历程不变)，请画出压强在1.51054.5105Pa范围内，HCl的平衡转化率(HCl)随压强(p)变化曲线示意图。(2)已知：Cl2(g)2NaOH(aq)=NaCl(aq)NaClO(aq)H2O(l) H1102 kJmol13Cl2(g)6NaOH(aq)=5NaCl(aq)NaClO3(aq)3H2O(l)H2422 kJmol1写出在溶液中NaClO分解生成NaClO3的热化学方程式：_。用过量的冷NaOH溶液吸收氯气，制得NaClO溶液(不含NaClO3)，此时ClO的浓度为c0 molL1；加热时NaClO转化为NaClO3，测得t时刻溶液中ClO浓度为ct molL1，写出该时刻溶液中Cl浓度的表达式：c(Cl)_(用c0、ct表示)molL1。有研究表明，生成NaClO3的反应分两步进行：.2ClO=ClO Cl.ClOClO=ClOCl常温下，反应能快速进行，但氯气与NaOH溶液反应很难得到NaClO3，试用碰撞理论解释其原因：_。(3)电解NaClO3水溶液可制备NaClO4。在电解过程中由于阴极上吸附氢气，会使电解电压升高，电解效率下降。为抑制氢气的产生，可选择合适的物质(不引入杂质)，写出该电解的总化学方程式：_。答案(1)放热反应，S0且反应自发(2)3NaClO(aq)=2NaCl(aq)NaClO3(aq) H116 kJmol1c0或反应的活化能高，活化分子百分数低，不利于ClO向ClO转化(3)2NaClO3O22NaClO4(其他合理答案均可)解析(1)该反应自发进行，即GHTS0，又因S0，所以H0，为放热反应。(2)3NaClO(aq)3NaCl(aq)3H2O(l)=3Cl2(g)6NaOH(aq)H306 kJmol13Cl2(g)6NaOH(aq)=5NaCl(aq)NaClO3(aq)3H2O(l)H2422 kJmol1上述两式相加得3NaClO(aq)=2NaCl(aq)NaClO3(aq) H116 kJmol1。Cl22NaOH=NaClNaClOH2O c0c03NaClO=2NaClNaClO3c0ct所以c(Cl)c0。(3)电极反应式为阳极：ClO2eH2O=ClO2H阴极：2H2e=H2利用O2把生成的H2除去，2H2O2=2H2O，总反应式为2NaClO3O22NaClO4。3(2016浙江4月选考，30)氨气及其相关产品是基本化工原料，在化工领域中具有重要的作用。(1)以铁为催化剂，0.6 mol氮气和1.8 mol氢气在恒温、容积恒定为1 L的密闭容器中反应生成氨气，20 min后达到平衡，氮气的物质的量为0.3 mol。在第25 min时，保持温度不变，将容器体积迅速增大至2 L并保持恒容，体系达到平衡时N2的总转化率为38.2%，请画出从第25 min起H2的物质的量浓度随时间变化的曲线。该反应体系未达到平衡时，催化剂对逆反应速率的影响是_(填“增大”“减少”或“不变”)。(2)N2H4是一种高能燃料，有强还原性，可通过NH3和NaClO反应制得，写出该制备反应的化学方程式：_。N2H4的水溶液呈弱碱性，室温下其电离常数K11.0106，则0.01 molL1 N2H4水溶液的pH等于_(忽略N2H4的二级电离和H2O的电离)。已知298 K和101 kPa条件下：N2(g)3H2(g)=2NH3(g) H1 2H2(g)O2(g)=2H2O(l)H22H2(g)O2(g)=2H2O(g)H34NH3(g)O2(g)=2N2H4(l)2H2O(l)H4则N2H4(l)的标准燃烧热H_。(3)科学家改进了NO2转化为HNO3的工艺(如虚线框所示)，在较高的操作压力下，提高N2O4/H2O的质量比和O2的用量，能制备出高浓度的硝酸。实际操作中，应控制N2O4/H2O质量比高于5.11，对此请给出合理解释：_。答案(1)增大(2)2NH3NaClO=N2H4NaClH2O10 H2H1H4(3)2N2O42H2OO2=4HNO3，N2O4/H2O质量比等于5.11时恰好反应，高于5.11是为了提高N2O4的浓度，有利于平衡正向移动，得到高浓度的硝酸4(2015浙江10月选考，30)由某精矿石(MCO3ZCO3)可以制备单质M，制备过程中排放出的二氧化碳可以作为原料制备甲醇，取该矿石样品1.84 g，高温灼烧至恒重，得到0.96 g仅含两种金属氧化物的固体，其中m(M)m(Z)35，请回答：(1)该矿石的化学式为_。(2)以该矿石灼烧后的固体产物为原料，真空高温条件下用单质硅还原，仅得到单质M和一种含氧酸盐(只含Z、Si和O元素，且Z和Si的物质的量之比为21)。写出该反应的化学方程式_。单质M还可以通过电解熔融MCl2得到，不能用电解MCl2溶液的方法制备M的理由是_。(3)一定条件下，由CO2和H2制备甲醇的过程中含有下列反应：反应1：CO2(g)H2(g)CO(g)H2O(g)H1反应2：CO(g)2H2(g)CH3OH(g)H2反应3：CO2(g)3H2(g)CH3OH(g)H2O(g)H3其对应的平衡常数分别为K1、K2、K3，它们随温度变化的曲线如图1所示。则H2_(填“大于”“小于”或“等于”)H3，理由是_。(4)在温度T1时，使体积比为31的H2和CO2在体积恒定的密闭容器内进行反应。T1温度下甲醇浓度随时间变化曲线如图2所示；不改变其他条件，假定t时刻迅速降温到T2，一段时间后体系重新达到平衡。试在图中画出t时刻后甲醇浓度随时间变化至平衡的示意曲线。答案(1)MgCO3CaCO3(2)2MgO2CaOSi Ca2SiO42Mg电解MgCl2溶液时，阴极上H比Mg2容易得电子，电极反应式2H2O2e= H22OH，所以不能得到Mg单质(3)小于由图1可知，随着温度升高，K1增大，则H10，根据盖斯定律又得H3H1H2，所以H2c(HC2O)c(HCO)c(CO)Bc(HCO)c(HC2O)c(C2O)c(CO)Cc(H)c(HC2O)c(C2O)c(CO)Dc(H2CO3)c(HCO)c(HC2O)c(CO)答案大于草酸溶液AC解析草酸的第二步电离平衡常数大于碳酸的第二步电离平衡常数，电离平衡常数越小，其酸根离子的水解程度越大，所以碳酸根离子的水解程度大于草酸根离子，0.1 molL1 Na2CO3溶液的pH大于0.1 molL1 Na2C2O4溶液的pH；草酸的酸性强于碳酸，则等浓度草酸溶液和碳酸溶液中，氢离子浓度较大的是草酸溶液；草酸的二级电离常数均大于碳酸的，所以草酸的电离程度大于碳酸，且碳酸以第一步电离为主，因此溶液中c(H)c(HC2O)c(C2O)c(HCO)c(CO)，则A、C正确。10与化学平衡类似，电离平衡的平衡常数叫做电离常数(用K表示)。下表是某温度下几种常见弱酸的电离平衡常数：酸电离方程式电离平衡常数KCH3COOHCH3COOHCH3COOH1.96105HClOHClOClOH3.0108H2CO3H2CO3HHCOHCOHCOK14.3107K25.61011H3PO4H3PO4HH2POH2POHHPOHPOHPOK17.1103K26.3108K34.21013回答下列问题：(1)若把CH3COOH、HClO、H2CO3、HCO、H3PO4、H2PO、HPO都看作是酸，则它们酸性最强的是_(填化学式，下同)，最弱的是_。(2)室温下向NaClO溶液中通入少量的二氧化碳，发生的离子方程式为_，1.2 molL1的NaClO溶液pH_(已知：lg 20.3)。(3)求该温度下，0.10 molL1的CH3COOH溶液中的c(H)_molL1。答案(1)H3PO4HPO(2)CO2ClOH2O =HClOHCO10.8(3)1.4103解析(1)同一温度下，酸的电离常数越大其酸性越强，根据酸的电离常数知酸性最强的是 H3PO4，最弱的是HPO。(2)因为酸性：H2CO3HClOHCO，所以向NaClO溶液中通入少量的二氧化碳，发生的离子方程式为CO2ClOH2O=HClOHCO；1.2 molL1的NaClO溶液中水解离子方程式为ClOH2OHClOOH，Kh ，c2(OH)c(ClO)1.2 molL1，c(OH)2103.5 molL1，c(H) 51011.5，pHlg (51011.5)10.8。(3)该温度下，0.10 molL1的CH3COOH溶液中存在电离平衡，CH3COOHCH3COOH，平衡常数K 1.96105，c2(H)0.101.96105 ，c(H)1.4103 molL1。(五)有关化学反应速率、化学平衡的简答与绘图12NO(g) O2(g)2NO2(g) 是制造硝酸的重要反应之一。在800 时，向容积为1 L的密闭容器中充入0.010 mol NO和0.005 mol O2，反应过程中NO的浓度随时间变化如下图所示。(1)2 min内，v(O2) _molL1min1。(2)800 时，该反应的化学平衡常数数值为_。(3)已知：2NO(g)，N2(g) 2O2(g)=2NO2(g)H68 kJmol1。结合热化学方程式，说明温度对于NO生成NO2平衡转化率的影响：_。答案(1)1.25103(2)400(3)2NO(g)O2(g)2NO2(g)H115 kJmol1，温度升高，平衡向逆反应方向移动，NO转化为NO2的平衡转化率降低解析(1)v(NO)(0.010 molL1 0.005 molL1)/2 min2.5103 molL1min1，根据物质的速率之比等于化学计量数之比可得到v(O2) 1.25103molL1min1。(2)该反应2 min时已达平衡，平衡时NO的浓度为0.005 molL1，其浓度减小0.005 molL1，根据化学计量数之比可知平衡时NO2的浓度为 0.005 molL1 ，O2的平衡浓度为0.00