届高考化学二轮复习化学反应原理综合应用专题卷.docx

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届高考化学二轮复习化学反应原理综合应用专题卷

大题三　化学反应原理综合应用

1．[2018·河北省武邑中学模拟]从煤化工行业中可以得到许多重要的工业资源。

请回答下列问题：

（1）从煤的气化获得的化工原料气含有的羰基硫（COS）会引起催化剂中毒，大气污染等问题。

①羰基硫与烧碱溶液反应生成两种正盐的离子方程式为________________________________________________。

②羰基硫的脱硫方法之一为COS（g）＋H2（g）===H2S（g）＋CO（g）　ΔH＝＋7kJ/mol，已知反应中部分物质的键能数据如下：

化学键

C===O

C===S

H—S

H—H

键能（kJ/mol）

745

577

339

436

则CO分子中的碳氧键的键能为________。

（2）羰基硫在高温下发生水解反应：

COS（g）＋H2O（g）===H2S（g）＋CO2（g）。

T℃时，将0.30molCOS（g）与0.50molH2O（g）充入10L的恒容密闭容器中，30s后反应达到平衡状态，此时H2S的物质的量分数为0.30。

①0～30s内，COS的平均反应速率v（COS）＝________，该反应的平衡常数K＝________（保留3位有效数字）。

②向反应容器中再分别充入下列气体，能使COS的转化率增大的是________（填字母）。

（　　）

A．COS　　　　　　　　　B．H2O　　　　　　　　　C．H2S　　　　　　　　　D．SO2

（3）将含H2S尾气的空气（按一定流速通入酸性FeCl3溶液中，可实现含H2S尾气的空气脱硫。

在FeCl3溶液吸收H2S的过程中溶液中的n（Fe3＋）及被吸收的n（H2S）随时间t的变化如图所示。

①由图中信息可知，0～t1时间段内，一定发生的反应是（用离子方程式表示）____________________________________。

②t1时刻后，溶液中n（Fe3＋）保持微量减少至基本不变，其原因是______________________。

2．[2018·长沙市长郡中学模拟]大量排放氮的氧化物会产生酸雨、光化学烟雾等环境问题。

工业上处理氮的氧化物途径有多种：

Ⅰ.碱吸法。

利用纯碱溶液吸收NO、NO2，发生的反应有：

2NO2＋Na2CO3===NaNO3＋NaNO2＋CO2，NO＋NO2＋Na2CO3===2NaNO2＋CO2

用一定量纯碱溶液吸收NO、NO2恰好完全反应得到吸收溶液。

（1）向吸收溶液中滴加酸性高锰酸钾溶液，溶液褪色，氧化产物为NO

，写出离子方程式__________________________。

Ⅱ.天然气还原法。

CH4催化还原NO、NO2的热化学方程式如下：

①CH4（g）＋4NO2（g）===4NO（g）＋CO2（g）＋2H2O（g）　ΔH1＝－574kJ/mol

②CH4（g）＋4NO（g）===2N2（g）＋CO2（g）＋2H2O（g）　ΔH2＝－1160kJ/mol

（2）4NO（g）===N2（g）＋2NO2（g）　ΔH＝________。

（3）上述物质NaNO2、NO、CO2中含有共同的化学键的类型是__________________。

Ⅲ.活性炭还原法。

在VL恒容密闭容器中加入足量的活性炭和一定量NO，恒温（T1）条件下发生反应生成Q、P（均为无污染物质）。

测得物质的量与时间关系如表所示：

n/mol

t/min　　　

NO

Q

P

0

0.200

0

0

10

0.116

0.042

0.042

20

0.080

0.060

0.060

30

0.080

0.060

0.060

（4）在T1温度下，NO的平衡转化率为________；平衡常数K为________（用分数表示）。

（5）30min后，将温度升高至T2达到平衡时，容器中NO、Q、P的浓度之比为3：

1：

1，则该反应的正反应ΔH________0（填“>”“<”或“＝”）。

在T2温度达到平衡之后，再向容器中充入少量NO，则NO的平衡转化率将________（“变大”“不变”“变小”）。

3．[2018·山东省适应性练习]含磷化合物在生产生活中有着重要的应用。

（1）磷与氨是同主族元素，下列能说明二者非金属性强弱的是________（填字母）。

a．NH3比PH3稳定性强　　　　　　　　　b．常温下，氮气为气体，磷单质为固体

c．氮气与氢气化合比磷与氢气化合更困难d．HNO3的酸性比HPO3酸性强

（2）工业常用磷精矿[Ca5（PO4）3F]和硫酸反应制备磷酸。

已知25℃，101kPa时：

CaO（s）＋H2SO4（l）===CaSO4（s）＋H2O（l）　ΔH＝－271kJ/mol

5CaO（s）＋3H3PO4（l）＋HF（g）===Ca5（PO4）F（s）＋5H2O（l）　ΔH＝－937kJ/mol

则Ca5（PO4）F和硫酸反应制备磷酸的热化学方程式为________________________________________________________________________。

（3）已知PCl5（g）

PCl3（g）＋Cl2（g）　ΔH>0。

温度为T时，把一定量的PCl5气体引入一真空瓶内，反应达平衡后PCl5与PCl3的分压之比为1：

3（分压＝总压×物质的量分数）。

①PCl5的分解率a1＝________%。

若达到平衡后体系总压为1.4MPa，用平衡分压代替平衡浓度表示反应的平衡常数Kp＝________。

②温度为T2时，新的平衡体系中PCl5与Cl2分压相同，则PCl5的分解率a1________a2，温度T1________T2（填“>”“<”或“＝”）。

③达到平衡后，下列情况使PCl5分解率增大的是________（填字母）。

a．温度、体积不变，充入氩气b．体积不变，对体系加热

c．温度、体积不变，充入氯气d．温度不变，增大容器体积

（4）氯化水解法生产三氯氧磷的废水中主要含有H3PO4、H3PO3等，可先加入适量漂白粉，再加入生石灰调节pH将磷元素转化为磷酸的钙盐沉淀并回收。

①在沉淀前先加入适量漂白粉的作用是________________________________________________________________________。

②下图是不同条件对磷的沉淀回收率的影响图像。

处理该厂废水需控制的工艺条件为________________________________________________________________________。

4．[2018·湖北省第三次模拟]镁、硫、氮的化合物在工业上用途非常广泛。

（1）一种镁—锂双离子二次电池的装置如图1所示。

①放电时，Mg电极为________（填“正极”或“负极”）。

②充电时，Li＋迁移至________（填“阳极区”或“阴极区”）。

（2）纳米MgH2和LiBH4组成的体系如图2所示，400℃以上受热放氢时发生反应的化学方程式为________________________________________________________________________。

（3）硝酸厂尾气中含有大量的NO，可用氢气催化还原法除去NO，发生的主要反应如下：

2NO（g）＋4H2（g）＋O2（g）===N2（g）＋4H2O（g）　ΔH＝－1143kJ·mol－1

2H2（g）＋O2（g）===2H2O（g）　ΔH＝－484kJ·mol－1

则2NO（g）＋2H2（g）===N2（g）＋2H2O（g）　ΔH＝________kJ·mol－1

（4）在一定条件下，反应：

CH4（g）＋CO2（g）2CO（g）＋2H2（g）平衡时CH4的转化率与温度和压强的关系如图3所示。

①图中p1、p2、p3、p4代表不同压强，压强最大的是________。

该反应的ΔH________（填“>”“<”“＝”下同）0。

②压强为p4时，在Y点：

v（正）________v（逆）。

③图中W、X、Y、Z四点对应的反应的平衡常数K1、K2、K3、K4由大到小的顺序为________________________。

5．[2018·南昌市高三第二次模拟]钼及其合金在冶金、环保和航天等方面有着广泛的应用。

（1）钼酸钠晶体（Na2MoO4·2H2O）可用于制造阻燃剂和无公害型冷却水系统的金属缓蚀剂。

Na2MoO4中Mo的化合价为________。

在碱性条件下，将钼精矿（主要成分为MoS2）加入NaClO溶液中，也可以制备钼酸钠，该反应的离子方程式为__________________________________。

（2）已知：

①2Mo（s）＋3O2（g）===2MoO3（s）　ΔH1

②2MoS2（s）＋7O2（g）===2MoO3（s）＋4SO2（g）　ΔH2

③MoS2（s）＋2O2（g）===Mo（s）＋2SO2（g）　ΔH3

则ΔH3＝________（用含ΔH1、ΔH2的代数式表示）。

（3）碳酸钠作固硫剂并用氢还原辉钼矿的原理为：

MoS2（s）＋4H2（g）＋2Na2CO3（s）

Mo（s）＋2CO（g）＋4H2O（g）＋2Na2S（s）　ΔH。

实验测得平衡时的有关变化曲线如图所示。

①一定温度下，在体积固定的密闭容器中进行上述反应，下列能说明反应达到了平衡状态的是________（填序号）。

A．2v正（H2）＝v逆（CO）　　　　B．CO体积分数保持不变

C．混合气体的平均相对分子质量不再变化　　　　D．ΔH不再变化

②图1中A点对应的平衡常数Kp＝________（已知A点压强为0.1MPa，用平衡分压代替平衡浓度计算，分压＝总压×物质的量分数）。

③综合上述分析得到：

图2中，其中表示逆反应的平衡常数（K逆）的曲线是________（填“A”或“B”），T1对应的平衡常数为________。

6．[2018·太原市模拟]“绿水青山就是金山银山”，近年来，绿色发展、生态保护成为中国展示给世界的一张新“名片”。

汽车尾气是造成大气污染的重要原因之一，减少氮的氧化物在大气中的排放是环境保护的重要内容之一。

请回答下列问题：

（1）已知：

N2（g）＋O2（g）===2NO（g）　ΔH1＝＋180.5kJ/mol

C（s）＋O2（g）===CO2（g）　ΔH2＝－393.5kJ/mol

2C（s）＋O2（g）===2CO（g）　ΔH3＝－221kJ/mol

若某反应的平衡常数表达式为：

K＝[c（N2）·c2（CO2）]/[c2（NO）·c2（CO）]，则此反应的热化学方程式为________________________________________________________________________。

（2）N2O5在一定条件下可发生分解：

2N2O5（g）===4NO2（g）＋O2（g），某温度下恒容密闭容器中加入一定量N2O5，测得N2O5浓度随时间的变化如下表：

t/min

0

1

2

3

4

5

c（N2O5）/（mol·L－1）

1.00

0.71

0.50

0.35

0.25

0.17

①反应开始时体系压强为p0，第2min时体系压强为p1，则p1p0＝________。

2～5min内用NO2表示的该反应的平均反应速率为________。

②一定温度下，在恒容密闭容器中充入一定量N2O5进行该反应，能判断反应已达到化学平衡状态的是________（填字母）。

a．NO2和O2的浓度比保持不变b．容器中压强不再变化

c．2v正（NO2）＝v逆（N2O5）d．气体的密度保持不变

（3）Kp是用反应体系中气体物质的分压来表示的平衡常数，即将K表达式中平衡浓度用平衡分压代替。

已知反应：

NO2（g）＋CO（g）===NO（g）＋CO2（g），该反应中正反应速率v正＝k正·p（NO2）·p（CO），逆反应速率v逆＝k逆·p（NO）·p（CO2），其中k正、k逆为速率常数，则Kp为________（用k正、k逆表示）。

（4）如图是密闭反应器中按n（N2）：

n（H2）＝1：

3投料后，在200℃、400℃、600℃下，合成NH3反应达到平衡时，混合物中NH3的物质的量分数随压强的变化曲线，已知该反应为放热反应。

①曲线a对应的温度是________。

②M点对应的H2的转化率是________。

（5）工业上常用氨水吸收二氧化硫，可生成（NH4）2SO3。

判断常温下（NH4）2SO3溶液的酸碱性并说明判断依据：

________________________________________________________________________。

（已知：

NH3·H2O的Kb＝1.8×10－5；H2SO3的Ka1＝1.3×10－2，Ka2＝6.3×10－8。

）

7．[2018·山东省临沂市模拟]氮及其化合物与人类生产、生活密切相关。

（1）氮氧化物是造成光化学烟雾和臭氧层损耗的主要气体。

已知：

CO（g）＋NO2（g）===NO（g）＋CO2（g）　ΔH＝－akJ·mol－1（a>0）

2CO（g）＋2NO（g）===N2（g）＋2CO2（g）　ΔH＝－bkJ·mol－1（b>0）

若用CO还原NO2至N2，当消耗标准状况下3.36LCO时，放出的热量为________kJ（用含有a和b的代数式表示）。

（2）在373K时，向体积为2L的恒容真空容器中通入0.40molNO2，发生反应：

2NO2（g）

N2O4（g）　ΔH＝－57.0kJ·mol－1。

测得NO2的体积分数[φ（NO2）]与反应时间（t）的关系如下表：

t/min

0

20

40

60

80

φ（NO2）

1.0

0.75

0.52

0.40

0.40

①0～20min内，v（N2O4）＝________mol·L－1·min－1。

②上述反应中，v（NO2）＝K1·c2（NO2），v（N2O4）＝K2·c（N2O4），其中K1、K2为速率常数，则373K时，K1、K2的数学关系式为____________________。

改变温度至T1时k1＝k2，则T1________373K（填“>”、“<”或“＝”）。

（3）连二次硝酸（H2N2O2）是一种二元弱酸。

25℃时，向100mL0.1mol·L－1H2N2O2溶液中加入VmL0.1mol·L－1NaOH溶液。

（已知25℃时，连二次硝酸的Ka1＝10－7，Ka2＝10－12）

①若V＝100，则所得溶液中c（H2N2O2）________c（N2O

）（填“>”“<”或“＝”），通过计算解释原因________________________________________________________________________。

②若V＝200，则所得溶液中离子浓度由大到小的顺序为________________________________________________________________________。

8．[2018·北京市通州区二模]甲酸（HCOOH）是一种可再生的储氢物质，其产生、储存和应用H2的循环示意图如下。

（1）HCOOH的结构式是________________。

（2）产生H2：

上图中光催化产生H2的化学方程式是________________。

（3）储存H2：

Ⅰ.CO2加氢法：

①已知：

2HCOOH（l）＋O2（g）===2CO2（g）＋2H2O（l）　ΔH＝－510kJ·mol－1

2H2（g）＋O2（g）===2H2O（l）　ΔH＝－572kJ·mol－1

则CO2（g）＋H2（g）＝HCOOH（l）　ΔH＝________。

此反应的化学平衡常数表达式：

K＝________。

②增大压强，CO2的平衡转化率升高，原因是________________________________________________________________________。

即使在高压和高温条件下，CO2的平衡转化率也不高，为实现CO2加氢向甲酸的高效转化还可以采取的措施是________________________________________________________________________

________________________________________________________________________。

Ⅱ.电化学还原法：

在碳酸氢盐的水溶液中，CO2还原成甲酸的原理如图1所示。

③图1中，阴极的电极反应式是______________________。

④依据图1，在图2的方框中填出相应物质的化学式或离子符号。

大题三　化学反应原理综合应用

1．答案：

（1）①COS＋4OH－===S2－＋CO

＋2H2O

②1073kJ/mol

（2）①8.0×10－4mol/（L·s）（或0.048mol/（L·min）　3.69　②BD

（3）①H2S＋2Fe3＋===2Fe2＋＋S↓＋2H＋

②t1时刻后，溶液中的Fe2＋被空气氧化为Fe3＋，Fe3＋再与H2S发生氧化还原反应，因而溶液中的Fe3＋的量基本不变

解析：

（1）①羰基硫与烧碱溶液反应生成两种正盐，由元素守恒可知，生成正盐为Na2S、Na2CO3，离子方程式为COS＋4OH－＝S2－＋CO

＋2H2O。

②反应焓变等于旧键断裂吸收的能量和新键生成释放能量的差，则CO分子中碳氧键的键能＝745＋577＋436－339×2－7＝1073kJ/mol。

（2）①设该反应平衡时H2S的物质的量为xmol，

　　　　　　　　　　COS（g）＋H2O（g）＝H2S（g）＋CO2（g）

起始物质的量（mol）　0.3　0.5　00

转化物质的量（mol）　x　x　xx

平衡时物质的量（mol）　0.3－x0.5－x　xx

由于平衡时H2S物质的量分数为0.3＝

＝

，则x＝0.24mol,0～30s内v（COS）＝

＝8×10－4mol/（L·s），K＝

＝

≈3.69。

②向反应容器（恒容）加入COS，则COS转化率减小，A项错误；向反应加入H2O，COS转化率增大，B项正确；加入H2S，平衡逆向移动，COS转化率减小，C项错误；加入SO2消耗H2S，平衡正向进行，COS转化率增大，D项正确。

（3）①0～t1时发生，H2S与Fe3＋发生反应，离子方程式为：

H2S＋2Fe3＋＝2Fe2＋＋S↓＋2H＋。

②t1时刻后，溶液中n（Fe3＋）保持微量减少至基本不变，是由于t1时刻后，溶液中的Fe2＋被空气氧化为Fe3＋，Fe3＋再与H2S发生氧化还原反应，因而溶液中的Fe3＋的量基本不变。

2．答案：

（1）2MnO

＋5NO

＋6H＋===2Mn2＋＋5NO

＋3H2O

（2）－293kJ/mol　（3）极性键（或共价键）　（4）60%　9/16

（5）<　不变

解析：

（1）向吸收溶液中滴加酸性高锰酸钾溶液，溶液褪色，氧化产物为NO

，离子方程式2MnO

＋5NO

＋6H＋===2Mn2＋＋5NO

＋3H2O。

（2）CH4催化还原NO、NO2的热化学方程式如下：

①CH4（g）＋4NO2（g）===4NO（g）＋CO2（g）＋2H2O（g）　ΔH1＝－574kJ/mol；②CH4（g）＋4NO（g）===2N2（g）＋CO2（g）＋2H2O（g）　ΔH2＝－1160kJ/mol，（②－①）/2得：

4NO（g）===N2（g）＋2NO2（g）　ΔH＝－293kJ/mol。

（3）上述物质NaNO2、NO、CO2中含有共同的化学键的类型是N—O、C—O极性键（或共价键）。

（4）在T1温度下，NO的平衡转化率为

×100%＝60%；反应方程式为C＋2NO

N2＋CO2的平衡常数K为

＝

。

（5）原反应容器中NO、Q、P的浓度之比为4：

33,30min后，将温度升高至T2达到平衡时，容器中NO、Q、P的浓度之比为3：

1：

1，即升高温度平衡逆向移动，则该反应的正反应ΔH<0。

加压后平衡不移动，在T2温度达到平衡之后，再向容器中充入少量NO，则NO的平衡转化率将不变。

3．答案：

（1）a

（2）Ca5（PO4）3F（s）＋5H2SO4（l）===5CaSO4（s）＋3H3PO4（l）＋HF（g）　ΔH＝－418kJ·mol－1

（3）①75　1.8MPa　②＞　＞　③bd

（4）①将废水中的H3PO3氧化成H3PO4　②溶液pH>10，反应时间>30min

解析：

（1）同主族元素从上到下原子序数逐渐增大，元素金属性逐渐增大，非金属性逐渐减小，单质与氢气的化合越来越难，气态氢化物稳定性逐渐减小，最高价氧化物对应的水化物的酸性逐渐减弱，所以NH3比PH3稳定性强可以说明非金属性N＞P，a正确；常温下，氮气为气体，磷单质为固体是它们的物理性质，不能说明非金属性N＞P，b错误；氮气与氢气化合比磷与氢气化合更困难可以说明非金属性P＞N，与元素周期律矛盾，c错误；HPO3不是磷元素的最高价氧化物对应的水化物，所以HNO3与HPO3酸性强弱不能说明N与P非金属性强弱，d错误。

（2）根据盖斯定律：

将CaO（s）＋H2SO4（l）===CaSO4（s）＋H2O（l）　ΔH＝－271kJ/mol乘以5倍减去5CaO（s）＋3H3PO4（l）＋HF（g）===Ca5（PO4）F（s）＋5H2O（l）　ΔH＝－937kJ/mol得到：

Ca5（PO4）3F（s）＋5H2SO4（l）===5CaSO4（s）＋3H3PO4（l）＋HF（g）　ΔH＝－418kJ·mol－1。

（3）假设一定量的PCl5为amol，压强是P0

　　　　　　　PCl5（g）

PCl3（g）＋Cl2（g）

开始（mol）a00

转化（mol）xxx

平衡（mol）a－xxx

根据：

分压＝总压×物质的量分数，达平衡后p（总）＝（a＋x）p0/a，p（PCl5）＝（a－x）p（总）/（a＋x），p（Cl2）＝p（PCl3）＝xp（总）/（a＋x），根据反应达平衡后PCl5与PCl3的分压之比为1：

3得出：

x＝3a/4；①PCl5的分解率a1＝x/a＝75%，平衡分压代替平衡浓度表示反应的平衡常数表达式是：

Kp＝p（Cl2）p（pCl3）/p（PCl5），将p（总）＝1.4MPa代入得：

Kp＝1.8MPa；②根据①的计算数据可知，在原平衡中，p（PCl5）＜p（Cl2），新平衡中两者相同，说明平衡逆向移动，根据反应方程式：

PCl5（g）

PCl3（g）＋Cl2（g）　ΔH>0，该反应正反应是吸热反应，平衡逆向移动，说明温度降低，即T2＜T1，新平衡与原平衡相比，PCl5分解率降低了；③PCl5（g）

PCl3（g）＋Cl2（g）　ΔH>0达到平衡后，温度、体积不变，充入氩气，反应物、生成物的浓度都没有改变，平衡不移动，a不能使PCl5分解率增大，a选项错误；体积不变，对体系加热，相当于升高温度，该反应的正反应