2022年高考化學(xué)一輪復(fù)習(xí) 第三單元 化學(xué)反應(yīng)原理新題呈現(xiàn)

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1、2022年高考化學(xué)一輪復(fù)習(xí) 第三單元 化學(xué)反應(yīng)原理新題呈現(xiàn) 【例1】 (xx·江西景德鎮(zhèn)二模)氮的氧化物是造成空氣污染的主要?dú)怏w之一。 用某些特殊的催化劑能將汽車尾氣中的CO、NOx、碳?xì)浠衔镛D(zhuǎn)化成無(wú)毒物質(zhì)。已知: 2C(s)+O2(g)2CO(g)   ΔH=-221.0 kJ·mol-1 N2(g)+O2(g)2NO(g)  ΔH=+180.5 kJ·mol-1 C(s)+O2(g)CO2(g) ΔH=-393.5 kJ·mol-1 (1)寫出NO(g)與CO(g)催化轉(zhuǎn)化成N2(g)和CO2(g)的熱化學(xué)方程式:                             。

2、 (2)用NH3還原NOx生成N2和H2O?,F(xiàn)有NO、NO2的混合氣體3 L,可用同溫、同壓下3.8 L的NH3恰好使其完全轉(zhuǎn)化為N2,則原混合氣體中NO和NO2的物質(zhì)的量之比為    。 (3)用電解法降解治理水中硝酸鹽污染。在酸性條件下,電解原理如圖1,直流電源A為    (填“正”或“負(fù)”)極,寫出電解原理總反應(yīng)的離子方程式:                            。 圖1 圖2 (4)科研小組研究鐵屑對(duì)地下水脫氮的反應(yīng)原理。 ①pH=2.5時(shí),用鐵粉還原KNO3溶液,相關(guān)離子濃度、pH隨時(shí)間的變化關(guān)系如圖2(部分副反應(yīng)產(chǎn)物

3、曲線略去)。請(qǐng)根據(jù)圖中信息寫出t1時(shí)刻前發(fā)生反應(yīng)的離子方程式:  。 ②已知活性炭能吸附N、OH-。pH=2.5時(shí),將鐵屑和活性炭同時(shí)加入硝酸鉀溶液中,可以提高脫氮的效果,其原因是             。 [答案] (1)2NO(g)+2CO(g)N2(g)+2CO2(g) ΔH=-746.5 kJ·mol-1 (2)1∶9 (3)正 4N+4H+2N2↑+2H2O+5O2↑ (4)①4Fe+N+10H+4Fe2++N+3H2O ②活性炭和鐵構(gòu)成了原電池,加快反應(yīng)速率,此外,活性炭吸附生成物N、OH-,能降低水中的N濃度且使溶液的酸性增強(qiáng) [解

4、析] (1)N2(g)+O2(g)2NO(g) ΔH=+180.5 kJ·mol-1 ① 2C(s)+O2(g)2CO(g) ΔH=-221.0 kJ·mol-1?、? C(s)+O2(g)CO2(g) ΔH=-393.5 kJ·mol-1 ③ 根據(jù)蓋斯定律,③×2-②-①可得:2NO(g)+2CO(g)N2(g)+2CO2(g) ΔH=(-393.5 kJ·mol-1)×2-(-221.0 kJ·mol-1)-(+180.5 kJ·mol-1)=-746.5 kJ·mol-1。 (2)根據(jù)反應(yīng)可知:氨氣被氧化為氮?dú)?,NH3~N2~3e-;一氧化氮被還原為氮?dú)?,NO~N2~2e-;二氧

5、化氮被還原為氮?dú)?,NO2~N2~4e-。設(shè)一氧化氮體積為x,二氧化氮體積為3-x,氨氣的體積為3.8 L,根據(jù)電子守恒可知:3.8 L×3=2x+4×(3-x),x=0.3 L,則二氧化氮體積為2.7 L,相同條件下,混合氣體中NO和NO2的體積比等于物質(zhì)的量之比為0.3 L∶2.7 L=1∶9。 (3)由圖示知在Ag-Pt電極上N發(fā)生還原反應(yīng),因此Ag-Pt電極為陰極,則B為負(fù)極,A為電源正極,陰極反應(yīng)是N得電子發(fā)生還原反應(yīng)生成N2,陽(yáng)極上氫氧根失去電子生成氧氣,電解總反應(yīng)為4N+4H+2N2↑+2H2O+5O2↑。 (4)①根據(jù)圖示知道t1時(shí)刻前,硝酸根離子、氫離子濃度逐漸減小,亞鐵離

6、子濃度增大,則是金屬鐵和硝酸之間的反應(yīng),即4Fe+N+10H+4Fe2++N+3H2O;②將鐵屑和活性炭同時(shí)加入上述KNO3溶液中,活性炭和鐵構(gòu)成了無(wú)數(shù)個(gè)微小的鐵碳原電池,加快反應(yīng)速率(或活性炭吸附作用,降低溶液中N濃度),可以提高脫氮效果。 【例2】 (xx·開封二模)開發(fā)新能源是解決環(huán)境污染的重要舉措,其中甲醇、甲烷是優(yōu)質(zhì)的清潔燃料,可制作燃料電池。 (1)已知:①2CH3OH(l)+3O2(g)2CO2(g)+4H2O(g) ΔH1=-1 274.0 kJ·mol-1 ②2CO(g)+O2(g)2CO2(g) ΔH2=-566.0 kJ·mol-1 ③H2O(g)H2O(l)

7、 ΔH3=-44.0 kJ·mol-1。 甲醇不完全燃燒生成一氧化碳和液態(tài)水的熱化學(xué)方程式為                                  。 (2)生產(chǎn)甲醇的原料CO和H2可由反應(yīng)CH4(g)+H2O(g)CO(g)+3H2(g) ΔH>0得到。 ①一定條件下CH4的平衡轉(zhuǎn)化率與溫度、壓強(qiáng)的關(guān)系如圖1,則p1    (填“<”、“>”或“=”)p2。A、B、C三點(diǎn)處對(duì)應(yīng)平衡常數(shù)(KA、KB、KC)的大小順序?yàn)椤      ? ②100 ℃時(shí),將1 mol CH4和2 mol H2O通入容積為1 L的定容密閉容器中發(fā)生反應(yīng),能說(shuō)明該反應(yīng)已經(jīng)達(dá)到平衡狀態(tài)的是    (填

8、字母)。 a. 容器的壓強(qiáng)恒定 b. 容器內(nèi)氣體密度恒定 c. 3v正(CH4)=v逆(H2) d. 單位時(shí)間內(nèi)消耗0.1 mol CH4同時(shí)生成0.3 mol H2 (3)甲醇燃料電池(簡(jiǎn)稱DMFC)由于結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、能量轉(zhuǎn)化率高、對(duì)環(huán)境無(wú)污染,可作為常規(guī)能源的替代品而越來(lái)越受到關(guān)注。DMFC工作原理如圖2所示:通入a氣體的電極是原電池的    (填“正”或“負(fù)”)極,其電極反應(yīng)式為                           。 (4)某研究小組將兩個(gè)甲烷燃料電池串聯(lián)后作為電源,進(jìn)行飽和氯化鈉溶液電解實(shí)驗(yàn),如圖3所示U形管中氯化鈉溶液的體積為800 mL。閉合K后,若每個(gè)電

9、池甲烷用量均為0.224 L(標(biāo)準(zhǔn)狀況),且反應(yīng)完全,則理論上通過(guò)電解池的電量為                  (列式計(jì)算,法拉第常數(shù)F=9.65×104 C·mol-1)。若產(chǎn)生的氣體全部逸出,電解后溶液混合均勻,電解后U形管中溶液的pH為    。 圖1 圖2 圖3 [答案] (1)CH3OH(l)+O2(g)CO(g)+2H2O(l) ΔH=-442.0 kJ·mol-1 (2)①p1

10、C·mol-1=7.72×103 C 13 [解析] (1)根據(jù)蓋斯定律,將已知反應(yīng)(①-②+③×4)得到CH3OH(l)+O2(g)CO(g)+2H2O(l),所以該反應(yīng)的ΔH=×[(-1 274.0 kJ·mol-1)-(-566.0 kJ·mol-1)+(-44.0 kJ·mol-1×4)]=-442.0 kJ·mol-1,即CH3OH(l)+O2(g)CO(g)+2H2O(l) ΔH=-442.0 kJ·mol-1。 (2)①在圖1的200 ℃位置,平行與縱軸畫一條虛線,可見CH4的轉(zhuǎn)化率p1時(shí)大于p2時(shí),在CH4(g)+H2O(g)CO(g)+3H2(g)反應(yīng)中,生成物的氣體體積

11、大于反應(yīng)物,壓強(qiáng)增大時(shí)平衡向逆向移動(dòng),故p1

12、知,通入a的電極為負(fù)極、通入b的電極為正極,負(fù)極上甲醇失去電子發(fā)生氧化反應(yīng),負(fù)極反應(yīng)式為 CH3OH-6e-+H2OCO2↑+6H+,正極上氧氣得電子發(fā)生還原反應(yīng),電極反應(yīng)式為O2+4e-+4H+2H2O。 (4)電解氯化鈉溶液的化學(xué)方程式為2NaCl+2H2O2NaOH+H2↑+Cl2↑,可知關(guān)系式CH4~8e-~8NaOH,故若每個(gè)電池甲烷通入量為0.224 L(標(biāo)準(zhǔn)狀況),生成0.08 mol NaOH,c(NaOH)==0.1 mol·L-1,pH=13;電解池通過(guò)的電量為×8×9.65×104 C·mol-1=7.72×103C(題中雖然有兩個(gè)燃料電池,但電子的傳遞量只能用一個(gè)池的

13、甲烷量計(jì)算)。 【例3】 (xx·河北唐山一模)N2H4通常用作火箭的高能燃料,N2O4作氧化劑。請(qǐng)回答下列問(wèn)題: 已知: ①N2(g)+2O2(g)2NO2(g)      ΔH=+a kJ·mol-1 ②N2H4(g)+O2(g)N2(g)+2H2O(g)  ΔH=-b kJ·mol-1 ③2NO2(g)N2O4(g)  ΔH=-c kJ·mol-1 寫出氣態(tài)肼在氣態(tài)四氧化二氮中燃燒生成氮?dú)夂蜌鈶B(tài)水的熱化學(xué)方程式:                   。 (2)工業(yè)上常用次氯酸鈉與過(guò)量的氨氣反應(yīng)制備肼,該反應(yīng)的化學(xué)方程式為                   。 (3)

14、N2、H2合成氨氣為放熱反應(yīng)。800 K時(shí)向下列起始體積相同的密閉容器中充入1 mol N2、3 mol H2,如圖1,甲容器在反應(yīng)過(guò)程中保持壓強(qiáng)不變,乙容器保持體積不變,丙是絕熱容器,三容器各自建立化學(xué)平衡。 ①達(dá)到平衡時(shí),平衡常數(shù)K甲    K乙    K丙(填“>”、“<”或“=”)。 ②達(dá)到平衡時(shí)N2的濃度c(N2)甲    c(N2)乙    c(N2)丙(填“>”、“<”或“=”)。 ③對(duì)甲、乙、丙三容器的描述,以下說(shuō)法正確的是    (填字母)。 A. 乙容器氣體密度不再變化時(shí),說(shuō)明此反應(yīng)已達(dá)到平衡狀態(tài) B. 在甲中充入稀有氣體He,化學(xué)反應(yīng)速率加快 C. 向甲容器中

15、充入氨氣,正向速率減小,逆向速率增大 D. 丙容器溫度不再變化時(shí)說(shuō)明已達(dá)平衡狀態(tài) (4)氨氣通入如圖2電解裝置可以輔助生產(chǎn)NH4NO3,該電解池的陰極反應(yīng)式為                       。 (5)在20 mL 0.2 mol·L-1的NH4NO3溶液中加入10 mL 0.2 mol·L-1 NaOH溶液后顯堿性,溶液中所有離子濃度大小關(guān)系為              。 圖1 圖2 [答案] (1)2N2H4(g)+N2O4(g)3N2(g)+4H2O(g) ΔH=-(a-c+2b)kJ·mol

16、-1 (2)NaClO+2NH3N2H4+NaCl+H2O (3)①= >?、? c(N)>c(Na+)>c(OH-)>c(H+) [解析] (1)由①N2(g)+2O2(g)2NO2(g) ΔH=+a kJ·mol-1、②N2H4(g)+O2(g)N2(g)+2H2O(g) ΔH=-b kJ·mol-1、③2NO2(g)N2O4(g) ΔH=-c kJ·mol-1,根據(jù)蓋斯定律可知②×2-①-③得2N2H4(g)+N2O4(g)3N2(g)+4H2O(g) ΔH=-(a-c+2b)kJ·mol-1。 (2)次氯酸鈉

17、與過(guò)量的氨氣反應(yīng)制備肼,依據(jù)質(zhì)量守恒寫出化學(xué)方程式:NaClO+2NH3N2H4+NaCl+H2O。 (3)①甲、乙容器溫度不變,平衡常數(shù)不變;丙容器絕熱,溫度升高平衡逆向移動(dòng),平衡常數(shù)減小,故K甲=K乙>K丙。②甲容器在反應(yīng)過(guò)程中保持壓強(qiáng)不變,故容器體積減小,氮?dú)獾臐舛仍龃?乙容器保持體積不變,隨著反應(yīng)的進(jìn)行,壓強(qiáng)減小;丙容器絕熱,溫度升高平衡逆向移動(dòng),故達(dá)到平衡時(shí)N2的濃度c(N2)甲>c(N2)乙

18、慢,B錯(cuò);向甲容器中充入氨氣,體積增大,氫氣和氮?dú)獾臐舛葴p小,氨氣的濃度增大,故正向速率減小,逆向速率增大,C正確;丙容器絕熱,故丙容器溫度不再變化時(shí)說(shuō)明已達(dá)平衡狀態(tài),D正確。 (4)電解NO制備NH4NO3,陽(yáng)極反應(yīng)為NO-3e-+2H2ON+4H+,陰極反應(yīng)為NO+5e-+6H+N+H2O。 (5)在20 mL 0.2 mol·L-1 NH4NO3溶液中加入10 mL 0.2 mol·L-1 NaOH溶液后顯堿性,NH4NO3與氫氧化鈉反應(yīng)生成硝酸鈉和一水合氨,所得溶液的溶質(zhì)為等物質(zhì)的量濃度的硝酸銨、硝酸鈉和一水合氨,溶液顯堿性,說(shuō)明一水合氨的電離大于硝酸銨的水解,故離子濃度大小關(guān)系為

19、c(N)>c(N)>c(Na+)>c(OH-)>c(H+)。 【例4】 (xx·鄭州二模)CO、SO2是主要的大氣污染氣體,利用化學(xué)反應(yīng)原理是治理污染的重要方法。 Ⅰ. 甲醇可以補(bǔ)充和部分替代石油燃料,緩解能源緊張。利用CO可以合成甲醇。 (1)已知:CO(g)+O2(g)CO2(g)    ΔH1=-283.0 kJ·mol-1 H2(g)+O2(g)H2O(l)        ΔH2=-285.8 kJ·mol-1 CH3OH(g)+O2(g)CO2(g)+2H2O(l) ΔH3=-764.5 kJ·mol-1 則CO(g)+2H2(g)CH3OH(g) ΔH=    kJ

20、·mol-1。 (2)一定條件下,在容積為V L的密閉容器中充入a mol CO與2a mol H2合成甲醇,平衡轉(zhuǎn)化率與溫度、壓強(qiáng)的關(guān)系如右圖所示。 ①p1    (填“>” 、“<” 或“=” )p2,理由是          。 ②該甲醇合成反應(yīng)在A點(diǎn)的平衡常數(shù)K=      (用a和V表示)。 ③該反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí),反應(yīng)物轉(zhuǎn)化率的關(guān)系是:CO    (填“>” 、“<” 或“=” )H2。 ④下列措施能夠同時(shí)滿足增大反應(yīng)速率和提高CO轉(zhuǎn)化率的是    (填字母)。 A. 使用高效催化劑  B. 降低反應(yīng)溫度  C. 增大體系壓強(qiáng) D. 不斷將CH3OH從反應(yīng)混合物中分離

21、出來(lái) E. 增加等物質(zhì)的量的CO和H2 Ⅱ. 某學(xué)習(xí)小組以SO2為原料,采用電化學(xué)方法制取硫酸。 (3)原電池法:該小組設(shè)計(jì)的原電池原理如圖1所示。 寫出該電池負(fù)極的電極反應(yīng)式:              。 (4)電解法:該小組用Na2SO3溶液充分吸收SO2得到NaHSO3溶液,然后電解該溶液制得了硫酸。原理如下圖所示。 圖1 圖2 寫出開始電解時(shí)陽(yáng)極的電極反應(yīng)式:              。 [答案] (1)-90.1 (2)① < 甲醇的合成反應(yīng)是氣體分子數(shù)減少的反應(yīng),相同溫度下,增大壓強(qiáng)CO的轉(zhuǎn)化率提高 ②?、??、蹸 (3)SO2+2H2O-2e-4

22、H++S (4)HS+H2O-2e-S+3H+ [解析] (1)根據(jù)已知熱化學(xué)方程式,可以變化得到:ΔH=ΔH1+2ΔH2-ΔH3。 (2)根據(jù)反應(yīng)CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)可知,增大壓強(qiáng),化學(xué)平衡向右移動(dòng),轉(zhuǎn)化率提高,而在相同溫度下,p1時(shí)的轉(zhuǎn)化率比p2時(shí)轉(zhuǎn)化率小,所以p1

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