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高考化学反应原理复习精选
2014高考化学反应原理复习精选
1.(16分)甲醇可作为燃料电池的原料。
以CH4和H2O为原料,通过下列反应来制备甲醇。
Ⅰ:
CH4(g)+H2O(g)===CO(g)+3H2(g)ΔH=+206.0kJ·mol-1
Ⅱ:
CO(g)+2H2(g)===CH3OH(g)ΔH=-129.0kJ·mol-1
(1)CH4(g)与H2O(g)反应生成CH3OH(g)和H2(g)的热化学方程式为。
(2)将1.0molCH4和2.0molH2O(g)通入容积为100L的反
应室中,在一定条件下发生反应Ⅰ,测得在一定的压强下
CH4的转化率与温度的关系如右图。
①假设100℃时达到平衡所需的时间为5min,则用H2表
示该反应从开始到达到平衡时的反应速率为_______________。
②100℃时反应Ⅰ的平衡常数为__________________。
(3)甲醇对水质会造成一定的污染,有一种电化学法可消
除这种污染,其原理是通电后,将Co2+氧化成Co3+,
然后以Co3+作氧化剂把水中的甲醇氧化成CO2而净化。
实验室用上图装置模拟上述过程:
①完成除去甲醇的离子方程式:
Co3++CH3OH+H2O==+Co2++
②若右上图装置中的电源为甲醇—空气—KOH溶液的燃料电池,则电池负极的电极反应式:
________________________________________________________________;
③净化含1mol甲醇的水,理论上燃料电池需消耗KOH________mol。
2.(15分)化工行业的发展必须符合国家节能减排的总体要求。
请回答下列问题:
(1)已知C(s)+H2O(g)
CO(g)+H2(g),则该反应的平衡常数表达式为。
(2)已知在一定温度下,
C(s)+CO2(g)
2CO(g)△H1
CO(g)+H2O(g)
H2(g)+CO2(g)△H2
C(s)+H2O(g)
CO(g)+H2(g)△H3
则△H1、△H2、△H3之间的关系是:
。
温度/℃
400
500
800
平衡常数K
9.94
9
1
(3)通过研究不同温度下平衡常数可以解决某些实际问题。
已知等体积的一氧化碳
和水蒸气进入反应时,会发生如下反应:
CO(g)+H2O(g)
H2(g)+CO2(g),该反应平衡常数随
温度的变化如右表所示。
则该反应的正反应方向是反应(填“吸热”或“放热”),在500℃时,若设起始时CO和H2O的起始浓度均为0.020mol/L,则CO的平衡转化率为。
(4)从氨催化氧化可以制硝酸,此过程中涉及氮氧化物,如NO、
NO2、N2O4等。
对反应N2O4(g)
2NO2(g)△H>0在温
度为T1、T2时,平衡体系中NO2的体积分数随压强变化曲线
如右图所示。
下列说法正确的是:
A.A、C两点的反应速率:
A>C
B.A、C两点气体的颜色:
A深,C浅
C.B、C两点的气体的平均相对分子质量:
B<C
D.由状态A到状态B,可以用加热的方法
E.A、C两点的化学平衡常数:
A=C
(5)工业上用Na2SO3吸收尾气中的SO2,再用右图装置
电解(惰性电极)NaHSO3制取H2SO4(阴离子交换膜只永许阴离子通过),阳极电极反应式为:
,阳极区逸出气体的成分为(填化学式)。
3.(16分)铬是广泛存在于环境中的重金属元素,在水体中主要以三价和六价铬的化合物为主。
含六价铬的酸性工业废水,通常的处理流程为:
请回答下列问题:
(1)第①步存在平衡:
2CrO42-(黄色)+2H+
Cr2O72-(橙色)+H2O,请写出该反应的平衡常数表达式,K=,若平衡体系的pH=2,则溶液显色,下列能说明第①步反应达到平衡状态的是。
a.Cr2O72-和CrO42-的浓度相同b.2v(Cr2O72-)=v(CrO42-)c.溶液的颜色不变
(2)为进一步研究初始pH和草酸浓度对第②步反应速率的影响,作对比实验如下表:
I.完成实验设计表(表中不要留空格);在图a上画出实验丙中Cr2O72-的浓度变化曲线。
II.测得实验甲和乙溶液中的Cr2O72-浓度随时间变化关系如图a所示,则实验甲和乙的结果表明;实验甲中0~t1时间段反应速率v(Cr3+)=mol/(L·min)(用含字母的代数式表示);
(3)第③步生成的Cr(OH)3在溶液中存在以下沉淀溶解平衡:
Cr(OH)3(s)
Cr3+(aq)+3OH-(aq),常温下,溶度积Ksp[Cr(OH)3]=1×10-32,要使c(Cr3+)不高于10-5mol/L,溶液的pH应调至。
4.(16分)(I)下图是工业生产硝酸铵的流程。
(1)吸收塔C中通入空气的目的是。
A、B、C、D四个容器中的反应,属于氧化还原反应的是(填字母)。
(2)已知:
4NH3(g)+3O2(g)=2N2(g)+6H2O(g)△H=-1266.8kJ/mol
N2(g)+O2(g)=2NO(g)△H=+180.5kJ/mol
写出氨高温催化氧化的热化学方程式:
(II)某合作小组同学将铜片加入稀硝酸,发现开始时反应非常慢,一段时间后反应速率明显加快。
该小组通过实验探究其原因。
(3)该反应的离子方程式为___________________________________________________。
(4)提出合理假设。
该实验中反应速率明显加快的原因可能是_____________________。
A.反应放热导致温度升高B.压强增大
C.生成物有催化作用D.反应物接触面积增大
(5)初步探究。
测定反应过程中溶液不同时间的温度,结果如下表:
时间/min
0
5
10
15
20
25
35
50
60
70
80
温度/℃
25
26
26
26
26
26
26.5
27
27
27
27
结合实验目的和表中数据,你得出的结论是__________________________________。
(6)进一步探究。
查阅文献了解到化学反应的产物(含中间产物)可能对反应有催化作用,请完成以下实验设计表并将实验目的补充完整:
实验
编号
铜片
质量/g
0.1mol·L-1的
硝酸体积/mL
硝酸铜
晶体/g
亚硝酸钠
晶体/g
实验目的
①
5
20
_______
_______
实验①和②探究_________的影响;实验①和③探究亚硝酸根的影响。
②
5
20
0.5
0
③
5
20
0
0.5
5.(16分)碳和碳的化合物在生产、生活中的应用非常广泛,在提倡健康生活已成潮流的今天,“低碳生活”不再只是理想,更是一种值得期待的新的生活方式,请运用化学反应原理的相关知识研究碳及其化合物的性质。
(1)近年来,我国储氢纳米碳管研究取得重大进展,用电弧法合成的碳纳米管中常伴有大量碳纳米颗粒(杂质),这种碳纳米颗粒可用氧化气化法提纯,其反应化学方程式为:
____C+____K2Cr2O7+====___CO2↑+____K2SO4+____Cr2(SO4)3+____H2O
请完成并配平上述化学方程式。
其中氧化剂是________________,氧化产物是_________________
(2)甲醇是一种新型燃料,甲醇燃料电池即将从实验室走向工业化生产。
工业上一般以CO和H2为原料合成甲醇,该反应的热化学方程式为:
CO(g)+2H2(g)
CH3OH(g)△H1=-116kJ·mol-1
①已知:
△H2=-283kJ·mol-1
△H3=-242kJ·mol-1
则表示1mol气态甲醇完全燃烧生成CO2和水蒸气时的热化学方程式为;
②在容积为1L的恒容容器中,分别研究在230℃、250℃
270℃三种温度下合成甲醇的规律。
右图是上述三种温度下不同的H2和CO的起始组成比(起始时CO的物质的量均为1mol)与CO平衡转化率的关系。
请回答:
ⅰ)在上述三种温度中,曲线Z对应的温度是
ⅱ)利用图中a点对应的数据,计算出曲线Z在对应
温度下CO(g)+2H2(g)
CH3OH(g)的
平衡常数K=。
③在某温度下,将一定量的CO和H2投入10L的密闭容器中,5min时达到平衡,各物质的物质的浓度(mol•L-1)变化如下表所示:
0min
5min
10min
CO
0.1
0.05
H2
0.2
0.2
CH3OH
0
0.04
0.05
若5min~10min只改变了某一条件,所改变的条件是;且该条件所改变的量是。
6.(16分)
(1)工厂排放的SO2尾气用饱和Na2SO3溶液吸收可得到重要化工原料NaHSO3,反应的化学方程式为。
(2)合成氨的反应N2(g)+3H2(g)
2NH3(g)△H=-92.4kJ·mol-1,在一定条件下的密闭容器中该反应已达到平衡,要再提高N2的转化率,可以采取的措施是_________(填字母代号)。
a.升高温度b.加入催化剂c.增加H2的浓度d.增加N2的浓度e.分离出NH3
(3)碘不易溶于水,但易溶于碘化钾溶液并生成含碘离子
I2(aq)+I—(aq)
I3—(aq)……①
I2(aq)+2I—(aq)
I42—(aq)……②
则反应②的平衡常数表达式,。
(4)日本核泄漏中最危险的是131I,它能引发甲状腺癌。
但127I却是人体必需的。
下列有关碘的描述中,正确的是。
A.12653I、12753I、12853I、13153I、是四种相同的核素
B.已知131I的半衰期很短,所以浓度极低时不会对公众健康构成危害
C.127I可阻隔甲状腺吸收放射性131I。
已知碘盐含127I为30mg·kg-1,成人一次摄入碘盐约3kg才有预防效果。
所以,日用碘盐对预防碘辐射起不到有效作用
D.碘片含127I为100mg/片,一片能阻断90%放射性碘在甲状腺内沉积,按医嘱服用碘片可防止131I的辐射
(5)在25℃下,向浓度均为0.1mol·L-1的MgCl2和CuCl2混合溶液中逐滴加入氨水,先生成__________沉淀(填化学式),生成该沉淀的离子方程式为____________。
已知25℃时Ksp[Mg(OH)2]=1.8×10—11,Ksp[Cu(OH)2]=2.2×10—20。
7.(16分)已知:
将KI、盐酸、试剂X和淀粉四种溶液混合,无反应发生。
若再加入双氧水,将发生反应:
H2O2+2H++2I—→2H2O+I2,且生成的I2立即与试剂X反应而被消耗。
一段时间后,试剂X将被反应生成的I2完全消耗。
由于溶液中的I—继续被H2O2氧化,生成的I2与淀粉作用,溶液立即变蓝。
因此,根据试剂X的量、滴入双氧水至溶液变蓝所需的时间,即可推算反应H2O2+2H++2I—→2H2O+I2的反应速率。
下表为某同学依据上述原理设计的实验及实验记录(各实验均在室温条件下进行):
编号
往烧杯中加入的试剂及其用量(mL)
催化剂
开始变蓝时间(min)
0.1mol·L-1
KI溶液
H2O
0.01mol·L-1
X溶液
0.1mol·L-1
双氧水
1mol·L-1
稀盐酸
1
20.0
10.0
10.0
20.0
20.0
无
1.4
2
20.0
m
10.0
10.0
n
无
2.8
3
10.0
20.0
10.0
20.0
20.0
无
2.8
4
20.0
10.0
10.0
20.0
20.0
5滴Fe2(SO4)3
0.6
(1)已知:
实验1、2的目的是探究H2O2浓度对H2O2+2H++2I—→2H2O+I2反应速率的影响。
实验2中m=,n=。
(2)已知,I2与X反应时,两者物质的量之比为1:
2。
按面表格中的X和KI的加入量,加入V(H2O2)>________,才确保看到蓝色。
(3)实验1,浓度c(X)~t的变化曲线如图,若保持其它条件不变,请在答题卡坐标图中,分别画出实验3、实验4,c(X)~t的变化曲线图(进行相应的标注)。
(4)实验3表明:
硫酸铁能提高反应速率。
催化剂能加快反应速率是因为催化剂(填“提高”或“降低”)了反应活化能。
(5)环境友好型铝—碘电池已研制成功,已知电池总反应为:
2Al(s)+3I2(s)
2AlI3(s)。
含I—传导有机晶体合成物作为电解质,该电池负极的电极反应为:
______________________________,充电时Al连接电源的___________极。
8、(16分)“温室效应”是全球关注的环境问题之一。
CO2是目前大气中含量最高的一种温室气体。
因此,控制和治理CO2是解决温室效应的有效途径。
(1)将不同量的CO(g)和H2O(g)分别通入到体积为2L的恒容密闭容器中,进行反应
CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g),得到如下三组数据:
实验组
温度/℃
起始量/mol
平衡量/mol
达到平衡所需时间/min
CO
H2O
H2
CO
1
650
4
2
1.6
2.4
6
2
900
2
1
0.4
1.6
3
3
900
a
b
c
d
t
①实验1条件下平衡常数K=(取小数点后二位数字,2分)。
②实验3中,若平衡时,CO的转化率大于水蒸气,则a/b的值(填具体值或取值范围,2分)。
③实验4,若900℃时,在此容器中加入10molCO,5molH2O,2molCO2,5molH2,则此时V(正)V(逆)(填“<”,“>”,“=”,2分)。
(2)CO2在自然界循环时可与CaCO3反应,CaCO3是一种难溶物质,其Ksp=2.8×10—9。
CaCl2溶液与Na2CO3溶液混合可形成CaCO3沉淀,现将等体积的CaCl2溶液与Na2CO3溶液混合,若Na2CO3溶液的浓度为2×10—4mo1/L,则生成沉淀所需CaCl2溶液的最小浓度为(2分)。
(3)已知BaSO4(s)+4C(s)=4CO(g)+BaS(s);△H1=571.2kJ/mol,
BaSO4(s)+2C(s)=2CO2(g)+BaS(s);△H2=226.2kJ/mol。
则反应C(s)+CO2(g)=2CO(g)的△H3=(2分)kJ/mol。
(4)寻找新能源是解决温室效应的一条重要思路。
磷酸亚铁锂LiFePO4是一种新型汽车锂离子电池,总反应为:
FePO4+LiLiFePO4,电池中的固体电解质可传导Li+,则该电池放电时的正极和负极反应式分别为:
(2分)
和(2分)。
若用该电池电解蒸馏水(电解池电极均为惰性电极),当电解池两极共有3360mL气体(标准状况)产生时,该电池消耗锂的质量为(2分)。
(Li的相对原子质量约为7.0)
9.(16分)汽车尾气是城市空气的主要污染物,如何减少汽车尾气(CO、NOx等)的污染是重要的科学研究课题。
(1)汽车内燃机工作时反应N2(g)+O2(g)
2NO(g)是导致汽车尾气中含有NO的原因之一,该反应在不同温度下的平衡常数K如下表:
温度
27℃
2000℃
K值
3.84×10-31
0.1
①该反应为反应(填“放热”、“吸热”)。
②T℃时,该反应化学平衡常数K=1,当某时刻该反应体系中测得各物质的浓度为:
c(N2)=0.2mol/L;c(O2)=0.3mol/L;c(NO)=0.3mol/L,则此时可逆反应的
反应速率(v)应满足的关系为。
A.v(正)>v(逆)B.v(正) C.v(正)=v(逆)D.无法确定 (2)可用活性炭还原法处理氮氧化物。 有关反应的化学方程式为: C(s)+2NO(g) N2(g)+CO2(g)△H 若已知: N2(g)+O2(g)=2NO(g)△H1;C(s)十O2(g)=CO2(g)△H2 则△H= (3)某研究小组向密闭容器加入一定量的活性炭和NO,恒温(T1℃)条件下反应: C(s)+2NO(g) N2(g)+CO2(g),反应进行到不同时间测得各物质的浓度如下: 浓度/mol·L-1 时间/min NO N2 CO2 0 0.100 0 0 10 0.058 0.021 0.021 20 0.040 0.030 0.030 30 0.040 0.030 0.030 40 0.032 0.034 0.017 ①从0~20min时间内,v(NO)=; T1℃时,该反应的平衡常数K=(保留两位小数)。 ②30min后,改变某一条件,平衡发生了移动,则改变的条件是。 (4)CO分析仪以燃料电池为工作原理,该电池中电解质为氧化物固体,其中O2-可以在固体电解质中自由移动。 则该电池负极发生的反应是; 固体电解质中的O2-向极方向移动。 10.(16分)工业上“固定”和利用CO2能有效地减轻“温室’效应。 有一种用CO2生产甲醇燃料的方法: CO2(g)+3H2(g) CH3OH(g)+H2O(g)ΔH=-49.0kJ·mol-1 (1)在相同温度和容积不变时,能说明该反应已达平衡状态的是 A.n(CO2)∶n(H2)∶n(CH3OH)∶n(H2O)=1∶3∶1∶1 B.容器内压强保持不变 C.H2的消耗速率与CH3OH的消耗速率之比为3∶1 D.容器内的密度保持不变 (2)一定温度时将6molCO2和8molH2充入2L的密闭容器中,测得H2的物质的量随时间变化如图所示(实线)。 图中数据a(1,6)代表的意思是: 在1min时H2的物质的量是6mol。 ①a点正反应速率 逆反应速率(填“大于”、“等于”或“小于”)。 ②仅改变某一实验条件时,测得H2的物质的量随时间变化如图中虚线所示,曲线Ⅰ对应的实验条件改变是 ,曲线Ⅱ对应的实验条件改变是 。 ③在题给图中绘出加入催化剂对应的曲线。 ④结合图给实线的数据,计算该温度时反应的化学平衡常数。 (写出计算过程) (3)甲醇可用以制燃料电池,常用KOH作电解质溶液,负极的电极反应式为: 。 11.(16分)亚憐酸(H3PO3)是二元酸,与足量NaOH溶液反应生成Na2HPO3。 (1)PCl3水解可制取亚磷酸: +_______。 (2)H3PO3溶液中存在电离平衡: 。 ①某温度下,O.1Omol.L-1的H3PO3溶液pH=1.6,即溶液中c(H+)=2.5x10-2mol.L-1。 求该温度下上述电离平衡的平衡常数K,写出计算过程。 (H3PO3的第二步电离忽略不计,结果保留两位有效数字。 ) ②根据H3PO3的性质可推测Na2HPO3稀溶液的pH________7(填“>”、“=”或“<”)。 (3)亚磷酸具有强还原性,可使碘水褪色。 该反应的化学方程式为_______ (4)电解Na2HPO3溶液也可得到亚鱗酸,装置示意图如下: ①阴极的电极反应式为____________________________ ②产品室中反应的离子方程式为_____________________ 12.(15分)汽车尾气中含有CO、NO2等有毒气体,对汽车加装尾气净化装置,可使有毒气体相互反应转化为无毒气体。 (1)汽车尾气中CO、NO2气体在一定条件下可以发生反应: 4CO(g)+2NO2(g) 4CO2(g)+N2(g) ΔH=-1200kJ·mol-1 ①恒温恒容条件下,不能说明该反应已达到平衡状态的是________(填序号); A.容器内混合气体颜色不再变化B.容器内的压强保持不变 C.2v逆(NO2)=v正(N2)D.容器内混合气体密度保持不变 ②能使该反应的反应速率增大,且平衡向逆反应方向移动的是________(填序号); A.及时分离出CO2B.适当升高温度 C.减小容器体积使体系压强增大D.选择高效催化剂 ③对于该反应,温度不同(T2>T1)、其他条件相同时,下列图像正确的是________(填序号); (2)汽车尾气中CO与H2O(g)在一定条件下可以发生反应: 起始物质的量 甲 乙 丙 n(H2O)/mol 0.10 0.20 0.20 n(CO)/mol 0.10 0.10 0.20 CO(g)+H2O(g) CO2(g)+H2(g);ΔH<0。 820℃时在甲、乙、丙三个恒容密闭容器中, 起始时按照右表进行投料,达到平衡状态时 K=1.0。 ①该反应的平衡常数表达式为___________;平衡时,甲容器中CO的转化率=; ②平衡时,比较下列容器中CO的转化率: 乙甲(填“>”、“=”或“<”,下同); 丙甲。 2014高考化学反应原理复习精选答案 1.(16分) (1)CH4(g)+H2O(g)===CH3OH(g)+H2(g) ΔH=+77.0kJ·mol-1(3分) (2)0.003mol·L-1·min-1 (2分)2.25×10-4(3分) (3)①6、CO2↑、6、6H+(补充物质1分,配平1分,2分) ②CH3OH-6e-+8OH-===CO +6H2O (3分)③2(3分) 2.(15分) (1)(共2分) (2)(共2分)△H3=△H1+△H2或△H1=△H3﹣△H2或△H2=△H3﹣△H1 (3)(共5分)放热(2分)75%(3分) (4)(共2分)E(不能选B,因为压强大过一倍以上时,压缩引起的颜色变化大过移动引起的颜色变化,所以C点比A点颜色深;温度相同,则平衡常数相同) (5)(共4分)4OH—-4e—=2H2O+O2↑(2分)O2、SO2(2分) 3.(16分) (1) (2分)橙色(2分)c(2分) (2)I.乙: 60丙: 6035(共2分,任错一处不得分) (2分) II.在其他条件相同时,溶液初始pH越小,酸性越强,反应速率越快(2分);2(c0-c1)/t1(2分) (3)5(或≥5)(2分) 4.(16分)(I) (1)使NO全部转化成HNO3(或提供O2氧化NO)(2分);ABC(2分)(少1个扣1分,多1个没有分) (2)4NH3(g)+5O2(g)=4NO(g)+6H2O(g)△H=-905.8kJ/mol(3分) (II)(3)3Cu+8H++2NO3-=3Cu2++2NO↑+4H2O(3分) (4)AC(2分) (5)温度不是反应速率明显加快的主要原因。 (2分) (6)(2分) 实验编
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