1、高考备考最后30天大冲刺 化学 专题8 化学反应原理综合大题专项 教师版研究和深度开发CO、CO2的应用对构建生态文明社会具有重要的意义。（1）CO可用于炼铁，已知：Fe2O3（s）3C（s）= 2Fe（s）3CO（g）H1489.0 kJmol1，C（s）CO2（g）= 2CO（g）H2172.5 kJmol1。则CO还原Fe2O3（s）的热化学方程式为 。（2）分离高炉煤气得到的CO与空气可设计成燃料电池（以KOH溶液为电解液）。写出该电池的负极反应式： 。（3）CO2和H2充入一定体积的密闭容器中，在两种温度下发生反应：CO2（g）3H2（g） CH3OH（g）H2O（g）。测得CH3O
2、H的物质的量随时间的变化如图所示。曲线、对应的平衡常数大小关系为KI K。（填“”、“”或“K。甲容器中， CO2（g）3H2（g） CH3OH（g）H2O（g）起始/mol1 3 0 0变化/molx 3x x x平衡/mol1x33x x x1x33xxx40.8x0.4 mol乙容器中， CO2（g）3H2（g） CH3OH（g）H2O（g）起始/mol a b c c相当/molca 3cb 0 0由等效平衡可知：ca13cb3由反应逆向进行可知，c0.4又由极限法可知0.4c，故速率。（5）由图乙小于300 时，催化剂活性和乙酸的生成速率相同的变化趋势，大于300 ，乙酸乙酸的生成速
3、率增大，催化剂活性下降，故乙酸的生成速率主要取决于温度影响的范围是大于300 。Cu2Al2O4中Cu为1价，可被HNO3氧化。【答案】（1）Fe2O3（s）3CO（g）=2Fe（s）3CO2（g）H28.5 kJmol1 （2分）（2）CO4OH2e=CO2H2O （2分）（3）（1分）；0.4（2分）（5）300 400 （2分）；3Cu2Al2O432H2NO=6Cu26Al32NO16H2O（3分）一氧化碳被广泛应用于冶金工业和电子工业。（1）高炉炼铁是最为普遍的炼铁方法，相关反应的热化学方程式如下：4CO（g）Fe3O4（s）=4CO2（g）3Fe（s）Ha kJmol1CO（g）3
4、Fe2O3（s）=CO2（g）2Fe3O4（s）Hb kJmol1反应3CO（g）Fe2O3（s）=3CO2（g）2Fe（s）的H kJmol1（用含a、b的代数式表示）。（2）电子工业中使用的一氧化碳常以甲醇为原料通过脱氢、分解两步反应得到。第一步：2CH3OH（g） HCOOCH3（g）2H2（g）H0第二步：HCOOCH3（g） CH3OH（g）CO（g）H0第一步反应的机理可以用下图表示，中间产物X的结构简式为 。在工业生产中，为提高CO的产率可采取的合理措施有 。（3）为进行相关研究，用CO还原高铝铁矿石，反应后固体物质的X射线衍射谱图如图所示（X射线衍射可用于判断某晶态物质是否存在
5、，不同晶态物质出现衍射峰的衍射角不同）。反应后混合物中的一种产物能与盐酸反应生产两种盐，该反应的离子方程式为 。（4）某催化剂样品（含Ni2O340%，其余为SiO2）通过还原、提纯两步获得镍单质：首先用CO将33.2 g样品在加热条件下还原为粗镍；然后在常温下使粗镍中的Ni与CO结合成Ni(CO)4（沸点43 ），并在180 时使Ni(CO)4重新分解产生镍单质。上述两步中消耗CO的物质的量之比为 。（5）为安全起见，工业生产中需对空气中的CO进行监测。粉红色的PdCl2溶液可以检验空气中少量的CO。若空气中含CO，则溶液中会产生黑色的Pd沉淀。每生成5.3 g Pd沉淀，反应转移的电子数为
6、 。使用电化学一氧化碳气体传感器定量检测空气中CO含量，其结构如图所示。这种传感器利用原电池原理，则该电池的负极反应式为 。【解析】（1）由目标反应中没有Fe3O4，故根据盖斯定律可知，（2）/3即得目标反应，故H（2ab）/3 kJmol1。（2）由图示的过程可以看出，先是甲醇分解生成了H2和X，然后X与甲醇反应生成了H2和HCOOCH3，由此可以根据原子守恒得到中间产物X为甲醛，即HCHO。由甲醇为反应原料生成CO的两步反应都是气体物质的量增大的反应，同时又都是吸热反应，所以为了提高CO的产率应使反应向右进行，应采用的方法是升高温度，降低压强。（3）由衍射图可以看出生成的产物比较多，但是其
7、中能与盐酸反应生成两种盐的只能是FeAl2O4。（4）由题目描述，首先是由CO还原三氧化二镍生成了粗镍，其反应化学方程式式为Ni2O33CO2Ni3CO2，然后再使Ni与CO反应生成Ni(CO)4，反应化学方程式为Ni4CO= Ni(CO)4，由两个反应式可知在镍相同的情况下CO的物质的量之比为3:8。（5）生成5.3 g Pd，也就是0.05 mol Pd，从化合价变化看，Pd是从2价转化成了0价，即转移了两个电子，所以生成0.05 mol Pb 转移的电子物质的量为0.1 mol，即电子数为0.1NA。【答案】（1）（2ab）/3 （2分）（2）HCHO （1分）；升高温度，降低压强 （2
8、分）（3）FeAl2O48H=Fe22Al34H2O （2分）（4）3:8 （3分）（5）6.021022个或0.1NA （2分）；COH2O2e=CO22H （2分）化学反应原理所涉及的理论知识是高考命题的重头戏，从切题角度来看，这类题型具有两大特点：一、以物质类别为切入点，通过组合方式考查化学反应原理（包括氧化还原反应、热化学、电化学、化学反应速率与化学平衡、电解质溶液等知识）；二、以工艺流程图为信息载体，以对实验操作、工艺特点的考查为主线、附带考查氧化还原反应、电解质溶液、电化学等化学反应原理理论知识，不过前者是化学反应原理综合题的主流命题形式，后者是命题重点不是对化学反应原理的考查，而
9、是对有关工艺操作特点和原理的考查，对化学反应原理等知识的考查往往是对其他题目中没有考查的知识进行补充。化学反应原理类试题主要把热化学、电化学、化学反应速率、盐类水解及三大平衡知识融合在一起命题，有时有图像或图表形式，重点考查热化学（或离子、电极）方程式的书写、离子浓度大小比较、反应速率大小、平衡常数及转化率的计算、电化学装置、平衡曲线的识别与绘制等。设问较多，考查的内容也就较多，导致思维转换角度较大。试题的难度较大，对思维能力的要求较高。这部分主要涉及的教材基础知识有：1.化学反应与能量2.化学反应速率3.化学平衡4.电解质溶液中离子平衡5.电化学基础综合题（57分/34min）1.（13分/
10、8min）质子交换膜燃料电池广受关注。（1）质子交换膜燃料电池中作为燃料的H2通常来自水煤气。已知：C（s）1/2O2（g）=CO（g）H1110.35 kJmol12H2O（l）=2H2（g）O2（g）H2571.6 kJmol1H2O（l）=H2O（g）H344.0 kJmol1则C（s）H2O（g）=CO（g）H2（g）H4 。（2）燃料气（流速为1 800 mLh1；体积分数为：50%H2，0.98%CO，1.64%O2，47.38%N2）中的CO会使电极催化剂中毒，使用CuO/CeO2催化剂可使CO优先氧化而脱除。160 、CuO/CeO2作催化剂时，CO优先氧化反应的化学方程式为
11、。灼烧草酸铈Ce2（C2O4）3制得CeO2的化学方程式为_ 。在CuO/CeO2催化剂中加入不同的酸（HIO3或H3PO4），测得燃料气中CO优先氧化的转化率随温度变化如图1所示。加入 （填酸的化学式）的CuO/CeO2催化剂催化性能最好。催化剂为 CuO/CeO2 HIO3，120 时，反应1小时后CO的体积为 mL。（3）图2为甲酸质子交换膜燃料电池的结构示意图。该装置中 （填“a”或“b”）为电池的负极，负极的电极反应式为 。【解析】（1）由盖斯定律可知，H4H1H3H2131.45 kJmol1。（2）草酸盐分解成CO、CO2气体。由图1可以看出，加入HIO3时CuO/CeO2催化活
12、性最好。反应前，V(CO)1 800 mL0.98%17.64 mL，反应1小 时后剩余的V(CO)17.64 mL（180%）3.528 mL。（3）从装置图看，H由a极区进入b极区，电子由a极流出，故a是负极。甲酸是可燃物，作负极材料，发生氧化反应，其负极反应式HCOOH2e=CO22H。【答案】（1）131.45 kJmol1（2分）（2）2COO22CO2（2分）；Ce2(C2O4)3 2CeO24CO2CO2（3分）；HIO3（1分）； 3.528（2分）（3）a（1分）；HCOOH2e=CO22H（2分）2. （15分/9min）铅及其化合物在工业生产及日常生活中都具有非常广泛的用
13、途。（1）瓦纽科夫法熔炼铅，其相关反应的热化学方程式如下：2PbS（s）3O2（g）=2PbO（s）2SO2（g）Ha kJmol1；PbS（s）2PbO（s）=3Pb（s）SO2（g）Hb kJmol1；PbS（s）PbSO4（s）=2Pb（s）2SO2（g）Hc kJmol1。反应3PbS（s）6O2（g）=3PbSO4（s）H kJmol1（用含a、b、c的代数式表示）。（2）还原法炼铅，包含反应PbO（s）CO（g） Pb（s）CO2（g）H，该反应的平衡常数的对数值与温度的关系如下表。温度/3007271 227lg K6.172.871.24该还原反应的H 0（填“”、“”或“”）
14、；当lgK1且起始时只通入CO（PbO足量），达平衡时，混合气体中CO的体积分数为 。（3）引爆导弹、核武器的工作电源通常是Ca/PbSO4热电池，其装置如图甲所示，该电池正极的电极反应式为 。（4）PbI2可用于人工降雨。取一定量的PbI2固体，用蒸馏水配制成t 饱和溶液，准确移取25.00 mL PbI2饱和溶液分次加入阳离子交换树脂RH（发生：2RHPbI2=R2Pb22H2I，用250 mL洁净的锥形瓶接收流出液，最后用蒸馏水淋洗树脂至流出液呈中性，将洗涤液一并盛放到锥形瓶中（如图乙）。加入酚酞指示剂，用0.002 5 molL1 NaOH溶液滴定，当达到滴定终点时，用去氢氧化钠溶液2
15、0.00 mL。可计算出t 时 PbI2的Ksp为 。（5）铅易造成环境污染，水溶液中铅的存在形态主要有6种，它们与pH关系如图丙所示，含铅废水用活性炭进行处理，铅的去除率与pH关系如图丁所示。常温下，pH67时，铅形态间转化的离子方程式为 。用活性炭处理，铅的去除率较高时，铅主要应该处于 （填铅的形态的化学式）形态。【解析】（1）依据盖斯定律，将223，即可得所求反应的H。（2）lgK与K为增函数关系，从表中数据知，温度越高，K越小，说明正反应放热。lgK1，得K10。设开始时通入CO为a molL1，达平衡时转化了x molL1，则平衡时，CO为（ax）molL1，CO2为x molL1，
16、由K10，解得9.09%。（3）由电池的装置图分析知，Ca作为负极，失去电子，则另一极为正极，得电子，化合价降低，即由PbSO4转化为Pb。（4）滴定过程中消耗的OH，即阳离子交换出来的H，n(H)0.002 5 molL120103L5105mol，c(H)2103molL1，而c(H)c(I)，由PbI2的化学式知，c(Pb2)103molL1，Ksp(PbI2)c(Pb2）c2(I)103(2103)24109。（5）从图丙分析，当pH由6变到7时，是Pb2向Pb(OH)转化，即为Pb2水解，结合水电离出的一个OH，同时释放出一个H。从图丁可知，铅的去除率最高时，pH大约为6.5左右，对
17、比图丙知，在pH6.5时，铅主要以Pb2存在。【答案】（1）2a2b3c （2分）（2）（1分）；9.09%（2分）（3）PbSO42e=SOPb（或PbSO4Ca22e=CaSO4Pb）（2分）（4）4109（3分）（5）Pb2H2O Pb(OH)H（3分）Pb2（2分）3（14分/8min）金属镁可用于制造合金、储氢材料、镁电池等。已知：C（s）O2（g）=CO（g）H110.5 kJmol1；Mg（g）O2（g）=MgO（s）H732.7 kJmol1。（1）一种制备镁的反应为MgO（s）C（s）=Mg（g）CO（g），该反应的H 。（2）一种用水氯镁石（主要成分为MgCl26H2O）制
18、各金属镁工艺的关键流程如下：为探究MgCl26H2O“一段脱水”的合理温度范围，某科研小组将MgCl26H2O在不同温度下分解，测得残留固体物质的X射线衍射谱图如下图所示（X射线衍射可用于判断某晶态物质是否存在）。测得E中Mg元素质量分数为60.0%，则E的化学式为 。“一段脱水”的目的是制备MgCl22H2O，温度不高于180 的原因是 。若电解时电解槽中有水分，则生成的MgOHCl与阴极产生的Mg反应，使阴极表面产生MgO钝化膜，降低电解效率。生成MgO的化学方程式为 。该工艺中，可以循环使用的物质有 。（3）Mg2Ni是一种储氢材料。2.14 g Mg2Ni在一定条件下能吸收0.896
19、L H2（标准状况下）生成X，X的化学式为 。（4）“镁次氯酸盐”燃料电池的装置如图所示，该电池反应的总反应方程式为 。【解析】（1）根据盖斯定律，待求反应的H732.7 kJmol1（110.5）kJmol1622.2 kJmol1。（2）根据图可知，随着温度的升高，MgCl26H2O逐步脱水并开始发生水解，生成MgOHCl，可联想Mg2水解生成Mg(OH)2，然后再分解为MgO，从而推测E为MgO，然后计算MgO中Mg元素的质量分数正好为60.0%；根据信息可写出：MgOHClMgMgO，根据化合价升降规律知，还有H2生成，Cl元素只能转化为MgCl2，最终配平即可；由流程图知，H2与Cl
20、2燃烧生成HCl，二段脱水时，HCl抑制Mg2的水解，二段脱水出来的气体经处理，可得到HCl，循环使用；电解是生成的Cl2也可与H2燃烧，继续循环使用。（3）2.14 g Mg2Ni的物质的量为0.02 mol，0.896 L H2的物质的量为0.04 mol，故Mg2Ni与H2的物质的量之比为12，不难推测X的化学式为Mg2NiH4。（4）由图可知，Mg为负极，产物为Mg(OH)2，催化剂为正极，产物有Cl，整个反应的氧化剂为ClO，故可写出MgClOH2O=Mg(OH)2Cl。【答案】（1）622.2 kJmol1（2分）（2）MgO（1分）；若温度太高，MgCl2转化为MgOHCl或Mg
21、O（2分）2MgOHClMg=2MgOMgCl2H2（2分）HCl、Cl2（2分）（3）Mg2NiH4（2分）（4）MgClOH2O=Mg（OH）2Cl（3分）4.（15分/9min）二甲醚（CH3OCH3）是一种重要的精细化工产品，被认为是21世纪最有潜力的燃料已知：CH3OCH3（g）3O2（g）=2CO2（g）3H2O（l） H1 455 kJ/mol。同时它也可以作为制冷剂而替代氟氯代烃。工业上制备二甲醚的主要方法经历了三个阶段：甲醇液体在浓硫酸作用下或甲醇气体在催化作用下直接脱水制二甲醚；2CH3OH=CH3OCH3H2O合成气CO与H2直接合成二甲醚：3H2（g）3CO（g）=CH
22、3OCH3（g）CO2（g）H247 kJ/mol天然气与水蒸气反应制备二甲醚。以CH4和H2O为原料制备二甲醚和甲醇工业流程如下：（1）写出CO（g）、H2（g）、O2（g）反应生成CO2（g）和H2O（l）的热化学方程式： 。（2）方法中用甲醇液体与浓硫酸作用直接脱水制二甲醚，尽管产率高，但是逐步被淘汰的主要原因是： 。（3）在反应室2中，一定条件下发生反应3H2（g）3CO（g）CH3OCH3（g）CO2（g）在密闭容器中达到平衡后，要提高CO的转化率，可以采取的措施是 。a低温高压b加催化剂c增加CO浓度 d分离出二甲醚（4）在反应室3中，在一定温度和压强条件下发生了反应：3H2（g）
23、CO2（g） CH3OH（g）H2O （g）H0反应达到平衡时，改变温度（T）和压强（p），反应混合物CH3OH“物质的量分数”变化情况如下图所示，关于压强（p）和温度（T）的关系判断正确的是 （填序号）。 a. p3p2T3T2 b. p2p4T4T2c. p1p3T1T3 d. p1p4T2T3（5）反应室1中发生反应：CH4（g）H2O（g） CO（g）3H2（g）H0，写出平衡常数的表达式： 。如果温度降低，该反应的平衡常数 （填“不变”“变大”或“变小”）。（6）将CH4设计成燃料电池，其利用率更高，装置示意如下图（A、B为多孔性碳棒）。持续通入甲烷，在标准状况下，消耗甲烷体积V L
24、。 0V 44.8 L时，电池总反应方程式为 。 44.8 LV 89.6 L时，负极电极反应为 。【解析】（1） CH3OCH3（g）3O2（g）=2CO2（g）3H2O（1） H1 455 kJ/mol 3H2（g）3CO（g） CH3OCH3（g）CO2（g）H247 kJ/mol根据盖斯定律及所要求书写的热化学方程式可知，应将上述两式如下处理：（）/3，得：CO（g）H2（g）O2（g）=CO2（g）H2O（l）H567.3 kJ/mol。（2）浓硫酸具有强腐蚀性，对设备腐蚀严重，且会对操作人员的人身安全带来隐患。（3）该反应是气体体积减小的放热反应，为提高CO的转化率，应改变条件使平
25、衡正向移动。低温高压可以使平衡正向移动，提高CO的转化率，a项正确；催化剂不能影响化学平衡，b项错误；增加CO的浓度能够使平衡正向移动，但CO的转化率却降低，c项错误；及时分离出产物二甲醚，可以使平衡正向移动，d项正确。（4）该反应是气态体积系数减小的放热反应。该图象可在温度（横向）不变时，压强p1p4，甲醇物质的量分数逐渐减小，说明反应逆向移动，则压强逐渐减小；压强不变（纵向）不变时，T1T4甲醇的物质的量增大，说明平衡正向移动，则为降低温度。综合分析可知c、d项正确。（5）该反应是吸热反应，降低温度平衡向放热方向移动（即反应逆向移动），故平衡常数减小。（6）甲烷燃料电池生成CO2，由图可知溶液中OH物质的量为4 mol，结合甲烷的物质的量可知，0V44.8 L时，甲烷放电碳元素以CO形式存在，44.8 LV89.6 L时CO转化为HCO，书写电极反应方程式时应注意区分清。【答案】（1）CO（g）H2（g）O2（g）=CO2（g）H2O（1）H567.3 kJ/mol（2分）（2）浓硫酸对设备腐蚀性严重，环境污染严重，操作条件恶劣（1分）（3）ad（2分） （4）cd（2分）（5）K（2分）；变小（2分）（6）CH42O22KOH=K2CO33H2O（2分）CH48e9CO3H2O=10HCO（2分）
