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全国通用版2022高考化学总复习优编增分练:高考压轴大题特训题型一基本概念基本理论的综合应用
全国通用版2022高考化学总复习优编增分练:高考压轴大题特训题型一基本概念基本理论的综合应用
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题型一 基本概念、基本理论的综合应用1.(2022·韶关市高三4月模拟考试)NH3作为一种重要化工原料,被大量应用于工业生产,与其有关性质反应的催化剂研究曾被列入国家863计划。(1)催化剂常具有较强的选择性。已知:反应Ⅰ:4NH3(g)+5O2(g)4NO(g)+6H2O(g) ΔH1=-905kJ·mol-1反应Ⅱ:4NH3(g)+3O2(g)2N2(g)+6H2O(g) ΔH2=-1266.6kJ·mol-1写出NO分解生成N2与O2的热化学方程式:__________________________________________________________________________________________________________。(2)N2O也可分解生成N2与O2。在四个恒容密闭容器中按下表相应量充入气体,发生2N2O(g)2N2(g)+O2(g),容器Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ中N2O平衡转化率如下图所示。容器容积/L起始物质的量/molN2ON2O2ⅠV10.100Ⅱ1.00.100ⅢV20.100Ⅳ1.00.060.060.04①该反应的ΔH________(填“>”“=”或“<”)0。②图中A、B、C三点处容器内的总压强,由大到小的顺序是________________________________________________________________________。③容器Ⅳ在470℃进行反应时,起始速率:v正(N2O)____(填“>”“=”或“<”)v逆(N2O)。(3)氨催化氧化时会发生上述两个竞争反应Ⅰ、Ⅱ。为分析某催化剂对该反应的选择性,在20L密闭容器中充入1molNH3和2molO2,测得一定时间内有关物质的量关系如图:8\n①该催化剂在低温时选择反应________(填“Ⅰ”或“Ⅱ”)。②C点比B点所产生的NO的物质的量少的原因可能是________________________________________________________________________。答案 (1)2NO(g)N2(g)+O2(g) ΔH=-180.8kJ·mol-1(2)①> ②p(C)>p(B)>p(A)(或C>B>A) ③>(3)①Ⅱ ②该反应为放热反应,温度升高,平衡向逆反应方向移动或催化剂活性降低解析 (1)NO分解生成N2与O2的方程式为2NO(g)N2(g)+O2(g),根据已知的反应Ⅰ和反应Ⅱ,要得到该方程,则,即ΔH==kJ·mol-1=-180.8kJ·mol-1。(2)①根据图像,温度升高,转化率增大,则平衡向右移动,说明正反应方向吸热,则反应的ΔH>0。②A、B、C三点中N2O的转化率相同,则容器中反应物、生成物的量均相同,则容器的压强取决于容器的体积,根据图像,相同温度时:转化率大小为:Ⅰ>Ⅱ>Ⅲ,则反应正向进行的程度为:Ⅰ>Ⅱ>Ⅲ,且该反应为气体分子数增加的反应,增大容器体积,减小压强平衡向右移动,则说明容器体积大小为:Ⅰ>Ⅱ>Ⅲ,故A、B、C三点处容器内的总压强由大到小的顺序是p(C)>p(B)>p(A)。③Ⅱ中在470℃下达到平衡时N2O的转化率是0.6,则该反应在470℃下平衡常数是=0.0675,容器Ⅳ在470℃进行反应时,浓度商==0.04<0.0675,所以反应向正反应方向进行,则起始速率:v正(N2O)>v逆(N2O)。(3)①根据图像,在低温时,N2的量相对多一些,而N2是反应Ⅱ的生成物,故该催化剂在低温时选择反应Ⅱ。②C点比B点所产生的NO的物质的量少的原因可能是平衡的逆向移动等原因。根据图像,该催化剂在高温时选择反应Ⅰ,而反应Ⅰ为放热反应,达到平衡后,温度升高平衡向左移动,使得C点比B点所产生的NO的物质的量少;或者可能是由于温度升高催化剂失去了活性等原因。2.(2022·赤峰市高三4月模拟)运用化学反应原理研究碳、氮的单质及其化合物的反应对缓解环境污染、能源危机具有重要意义。(1)8\n用活性炭还原法可以处理氮氧化物。某研究小组向某密闭容器中加入一定量的活性炭和NO,发生反应C(s)+2NO(g)N2(g)+CO2(g) ΔH=QkJ·mol-1。在T1℃时,反应进行到不同时间(min)测得各物质的浓度(mol·L-1)如下:时间浓度01020304050NO1.000.680.500.500.600.60N200.160.250.250.300.30CO200.160.250.250.300.30①30min后,只改变某一条件,反应重新达到平衡,根据上表中的数据判断改变的条件可能是______(填字母)。a.通入一定量的NOb.加入定量的活性炭c.加入合适的催化剂d.适当缩小容器的体积②若30min后升高温度至T2℃,达到平衡时,容器中NO、N2、CO2的浓度之比为3∶1∶1,则Q________(填“>”或“<”)0。(2)某研究小组在实验室用某新型催化剂对CO、NO催化转化进行研究,测得NO转化为N2的转化率随温度、CO混存量的变化情况如下图所示,利用以下反应:2NO+2CON2+2CO2(有CO) 2NON2+O2(无CO)①若不使用CO,温度超过775℃,发现NO的分解率降低,其可能的原因为________________________________________________________________________________________________________________________________________________;在n(NO)/n(CO)=1的条件下,应控制最佳温度在____________左右。②用CxHy(烃)催化还原NOx也可消除氮氧化物的污染,写出C2H6与NO2发生反应的化学方程式:________________________________________________________________________________________________________________________________________________。③以NO2、O2、熔融NaNO3组成的燃料电池装置如下图所示,在使用过程中石墨Ⅰ电极反应生成一种氧化物Y,则该电极反应式为______________________________________________8\n__________________________________________________________________________________________________。(3)天然气的一个重要用途是制取氢气,其原理如下:已知:a.2CO(g)+O2(g)===2CO2(g) ΔH1b.CH4(g)+2O2(g)===CO2(g)+2H2O(l) ΔH2c.2H2(g)+O2(g)===2H2O(l) ΔH3①科学家提出一种利用天然气制备氢气的方法:CH4(g)+CO2(g)===2CO(g)+2H2(g) ΔH=________________________________________________________________________。②这种方法的推广与使用,不仅实现资源综合利用,而且还能解决的环境问题是________________________________________________________________________。答案 (1)①ad ②<(2)①该反应是放热反应,升高温度反应更有利于向逆反应方向进行 870℃(850℃到900℃之间都可以)②4C2H6+14NO28CO2+7N2+12H2O③NO2+NO-e-===N2O5(3)①ΔH2-ΔH1-ΔH3 ②减少温室气体的排放,缓解温室效应解析 (1)①根据表格20min和30min时各物质的浓度分别对应相等,20min时已经达到平衡;40min和50min时各物质的浓度分别对应相等,40min时又再次达到平衡;30min时改变条件,达到新平衡时NO浓度增大为原来的0.60÷0.50=1.2倍,N2和CO2的浓度增大为原来的0.3÷0.25=1.2倍。a项,通入一定量NO,平衡正向移动,达到新平衡时NO、N2、CO2的浓度都可能为原来的1.2倍;b项,加入定量活性炭,平衡不移动,各物质物质的量浓度不变;c项,加入合适的催化剂,加快反应速率,平衡不移动,各物质物质的量浓度不变;d项,适当缩小容器体积,平衡不移动,由于体积减小,达到新平衡时NO、N2、CO2的浓度都可能为原来的1.2倍;故选ad。②30min时容器中NO、N2、CO2的浓度之比为0.50∶0.25∶0.25=2∶1∶1,升高温度达到平衡时容器中NO、N2、CO2的浓度之比为3∶1∶1,升高温度平衡向逆反应方向移动,逆反应为吸热反应,正反应为放热反应,故Q<0。(2)①若不使用催化剂,发生的反应为2NON2+O2,温度超过775℃,NO的分解率降低,可能原因是:该反应是放热反应,升高温度更有利于反应向逆反应方向进行。根据图像当8\nn(NO)/n(CO)=1时,870℃左右NO的转化率最大,所以应控制的最佳温度在870℃左右。②烃催化还原NOx可消除氮氧化物的污染,氮氧化物被还原为N2,则烃转化成CO2和H2O,C2H6与NO2反应的化学方程式为4C2H6+14NO28CO2+12H2O+7N2。③石墨Ⅱ通入O2,石墨Ⅱ为正极,石墨Ⅰ为负极,Y是一种氧化物,NO2发生氧化反应生成Y,Y为N2O5,电极反应式为NO2-e-+NO===N2O5。(3)应用盖斯定律,将b-a-c得,CH4(g)+CO2(g)===2CO(g)+2H2(g) ΔH=ΔH2-ΔH1-ΔH3。3.(2022·朝阳市普通高中高三三模)铁的单质及其化合物用途非常广泛。回答下列问题:(1)某热电池放电时总反应为4Li+FeS2===Fe+2Li2S。该电池的正、负极材料分别是________、________。(2)Na2FeO4是一种优良的水处理剂。①Na2FeO4可将水体中NH3转化为N2而除去同时产生红褐色沉淀,1molNa2FeO4最多可脱除NH3的物质的量为________。②Na2FeO4溶于水,溶液中含六价铁的微粒分率(某六价铁微粒数与所有六价铁微粒总数之比)与溶液pH的关系如下图所示(已知常温下,H3FeOH++H2FeO4,H2FeO4H++HFeO,HFeOH++FeO的电离常数依次为K1、K2、K3;pK=-lgK)。pH=3时,溶液中主要含铁微粒浓度从大到小的顺序为____________________;反应FeO+H2OHFeO+OH-的pK=________。(3)CO还原铁的氧化物时,涉及以下反应:a.Fe3O4(s)+4CO(g)3Fe(s)+4CO2(g) ΔH1b.FeO(s)+CO(g)Fe(s)+CO2(g) ΔH2c.3Fe2O3(s)+CO(g)2Fe3O4(s)+CO2(g) ΔH3d.Fe3O4(s)+CO(g)3FeO(s)+CO2(g) ΔH4相关反应的温度与混合气体中CO的体积分数的关系如下图所示:8\n①反应的ΔH>0的是________(填“a”“b”“c”或“d”);ΔH4=________________(用ΔH1、ΔH2表示)。②在恒容密闭容器中,加入7.2gFeO,同时充入0.1molCO,升高温度,若恰好处于图中p点处,CO的转化率为________,容器中生成单质Fe的质量为________。答案 (1)FeS2 Li(2)①1mol ②H2FeO4、HFeO、H3FeO 6.7(3)①d ΔH1-3ΔH2 ②25% 1.4g解析 (1)正极发生还原反应,FeS2获得电子生成Fe、S2-,负极发生氧化反应,Li失电子生成Li+,因此该电池的正、负极材料分别是FeS2和Li。(2)①Na2FeO4将NH3转化为N2同时本身被还原为Fe3+,根据得失电子守恒可得1molNa2FeO4最多可脱除NH3的物质的量为mol=1mol。②由图像可知pH=3时,溶液中主要含铁微粒浓度最大的是H2FeO4,最小的是H3FeO,处于中间的是HFeO,所以溶液中主要含铁微粒浓度从大到小的顺序为H2FeO4、HFeO、H3FeO;FeO+H2OHFeO+OH-的K=,由HFeOH++FeO的K3=,K×K3=×=c(OH-)·c(H+)=Kw,可知K=,由图像可知pK3=-lgK3=7.3,因此K3=10-7.3,所以K===10-6.7,pK=-lgK=-lg10-6.7=6.7。(3)①由图像可知随着温度的升高a、b、c的反应中CO的百分含量增大说明a、b、c为放热反应,d反应中CO的百分含量减小说明d为吸热反应;由已知方程式,根据盖斯定律可得d=a-3b,所以ΔH4=ΔH1-3ΔH2;②在恒容密闭容器中,加入7.2gFeO,同时充入0.1molCO,可发生反应FeO(s)+CO(g)Fe(s)+CO2(g),p点处,CO的百分含量为75%,设有xmol的CO参与反应,则=75%,x=0.025,CO的转化率为×100%=25%,容器中生成单质Fe的质量为0.025mol×56g·mol-1=1.4g。8\n4.(2022·江西省九所重点中学高三联考)研究发现,NOx和SO2是雾霾的主要成分。Ⅰ.NOx主要来源于汽车尾气,可以利用化学方法将二者转化为无毒无害的物质。已知:N2(g)+O2(g)2NO(g) ΔH=+180kJ·mol-12CO(g)+O2(g)2CO2(g) ΔH=-564kJ·mol-1(1)2NO(g)+2CO(g)2CO2(g)+N2(g) ΔH=________________,该反应在________下能自发进行(填“高温”“低温”或“任意温度”)。(2)T℃时,将等物质的量的NO和CO充入容积为2L的密闭容器中,保持温度和体积不变,反应过程(0~15min)中NO的物质的量随时间变化如上图所示。①已知:平衡时气体的分压=气体的体积分数×体系的总压强,T℃时达到平衡,此时体系的总压强为p=20MPa,则T℃时该反应的压力平衡常数Kp=________________;平衡后,若保持温度不变,再向容器中充入NO和CO2各0.3mol,平衡将________(填“向左”“向右”或“不”)移动。②15min时,若改变外界反应条件,导致n(NO)发生如图所示的变化,则改变的条件可能是________(填字母)。A.增大CO浓度B.升温C.减小容器体积D.加入催化剂Ⅱ.SO2主要来源于煤的燃烧。燃烧烟气的脱硫减排是减少大气中含硫化合物污染的关键。已知:亚硫酸:Ka1=2.0×10-2 Ka2=6.0×10-7(3)请通过计算证明,NaHSO3溶液显酸性的原因:____________________________________________________________________________________________________________。(4)如上方图示的电解装置,可将雾霾中的NO、SO2转化为硫酸铵,从而实现废气的回收再利用。通入NO的电极反应式为__________________________________________________________________________________________________________________________;若通入的NO体积为4.48L(标况下),则另外一个电极通入的SO2质量至少为________g。8\n答案 (1)-744kJ·mol-1 低温(2)①0.0875(或) 不 ②AC(3)HSO的水解常数K=Kw/Ka1=5.0×10-13<Ka2=6.0×10-7(HSO的电离常数),所以显酸性(4)6H++NO+5e-===NH+H2O 32解析 (1)①N2(g)+O2(g)2NO(g) ΔH=+180kJ·mol-1,②2CO(g)+O2(g)2CO2(g) ΔH=-564kJ·mol-1,②-①得该反应:ΔH=(-564-180)kJ·mol-1=-744kJ·mol-1;ΔH<0,根据反应方程式,ΔS<0,根据ΔG=ΔH-TΔS,当温度处于低温下,能够自发进行。(2)考查化学平衡常数计算、勒夏特列原理,① 2NO(g)+2CO(g)2CO2(g)+N2(g)起始量/mol0.40.400变化/mol0.20.20.20.1平衡/mol0.20.20.20.1各组分的体积分数分别是:、、、,Kp===0.0875;根据①的分析,化学平衡常数K=5,再向容器中充入NO和CO2各0.3mol,此时的浓度商仍为5,因此平衡不移动;②15min时,改变某一因素,NO的物质的量减少,说明平衡向正反应方向移动,A项,增大CO的浓度,平衡向正反应方向移动,NO的物质的量减小,正确;B项,正反应是放热反应,升温,平衡向逆反应方向移动,NO的物质的量增大,错误;C项,减小容器的体积,相当于增大压强,平衡向正反应方向移动,NO的物质的量减小,正确;D项,加入催化剂,化学平衡不移动,错误。(3)考查电离平衡常数、水解平衡常数、水的离子积的关系,HSO的水解常数K==5.0×10-13<Ka2=6.0×10-7,电离平衡常数大于水解平衡常数,说明溶液显酸性。(4)考查电极反应式的书写、电化学计算,根据电解装置,NO和SO2转化为硫酸铵,说明NO转化成NH,即NO在阴极上发生反应:NO+6H++5e-===NH+H2O;阳极反应式为SO2+2H2O-2e-===4H++SO,根据得失电子数目守恒,因此有2NO~10e-~5SO2,求出SO2的质量为4.48×5×64/(2×22.4)g=32g。8
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高考 - 二轮专题
发布时间:2022-08-25 23:49:57
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