届高三化学大题练化学反应原理题周练4.docx
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届高三化学大题练化学反应原理题周练4
2020届高三化学大题练
——化学反应原理题周练(4)
一、简答题
1.
(1)甲醇(CH3OH)是重要的溶剂和替代燃料,工业上用CO和H2在一定条件下备CH3OH的反应:
CO(g)+2H2(g)⇌CH3OH(g),在体积为1L的恒容密闭容器中,充2molCO和4molH2,一定条件下发生上述反应,测得CO(g)和CH3OH(g)的浓度随时间变化如图所示。
①从反应开始到5min,用一氧化碳表示的平均反应速率v(CO)=______。
②下列说法正确的是______。
A.达到平衡时,H2的转化率为65%
B.5min后容器中混合气体的平均相对分子质量不再改变
C.达到平衡后,再充入氨气,反应速率减小
D.2min前v(正)>v(逆),2min后v(正)<v(逆)
(2)一定温度下,将NO2与SO2以体积比1:
2置于密闭容器中发生反应:
NO2(g)+SO2(g)⇌NO(g)+SO3(g),达到平衡时SO3的体积分数为25%,该反应的平衡常数K=______。
(3)碳与水蒸气反应制取H2的相关反应如下:
Ⅰ.C(s)+H2O(g)=CO(g)+H2(g)△H=+131.0kJ•mol-1
Ⅱ.CO(g)+H2O(g)=CO2(g)+H2(g)△H=-43kJ•mol-1
Ⅲ.CaO(s)+CO2(g)=CaCO3(s)△H=-178.3kJ•mol-1
①计算反应C(s)+2H2O(g)+CaO(s)⇌CaCO3(s)+2H2(g)的△H=______kJ•mol-1
②对于可逆反应C(s)+2H2O(g)+CaO(s)⇌CaCO3(s)+2H2(g),采取以下措施可以提高H2产率的是______。
A.降低体系的温度
B.压缩容器的体积
C.增加CaO的量
D.选用适当的催化剂
(4)以甲醇为燃料,O2为氧化剂,KOH溶液为电解质溶液,可制成燃料电池(电极材料为惰性电极)。
若KOH溶液足量,写出次燃料电池负极的电极反应式:
______;
(5)若往20mL 0.01mol•L-1的弱酸HNO2溶液中逐滴加入一定浓度的烧碱溶液,测得混合溶液的温度变化如图所示,下列有关说法正确的是______
①该烧碱溶液的浓度为0.02mol•L-1
②该烧碱溶液的浓度为0.01mol•L-1
③HNO2的电离平衡常数:
b点>a点
④从b点到c点,混合溶液中一直存在:
c(Na+)>c(NO2-)>c(OH-)>c(H+)
2.
(1)由工业合成气(组成为H2、CO和少量的CO2)直接制备二甲醚,涉及以下四个可逆反应:
甲醇合成反应:
( i )CO(g)+2H2(g)=CH3OH(g)△H 1=-90.1kJ•mol-1;
( ii)CO2(g)+3H2(g)=CH3OH(g)+H2O(g)△H2=-49.0kJ•mol-1;
水煤气变换反应:
(iii)CO(g)+H2O(g)=CO2(g)+H2(g)△H3=-41.1kJ•mol-1;
二甲醚合成反应:
(iv)2CH3OH(g)=CH3OCH3(g)+H2O(g)△H4=-24.5kJ•mol-1;
①由H2和CO直接制备二甲醚(另一产物为水蒸气)的热化学方程式为______。
根据化学反应原理,分析增大压强对直接制备二甲醚反应的影响:
______。
②反应( ii )的平衡常数表达式为K=______。
(2)现以二甲醚燃料电池,采用电解法来处理酸性含铬废水(主要含有Cr2O72-),实验室利用如图2装置模拟该法:
①M电板(a为CO2)的电极反应式为______;电解池阳极的电极反应式为______。
②请写出电解池中Cr2O72-转化为Cr3+的离子反应方程式:
______。
③已知25℃时,Ksp[Cr(OH)3]=6.4×10-31.一般以离子浓度≤1×10-5 mol/L作为该离子除尽的标准。
处理废水时,最后Cr3+以Cr(OH)3形式除去,当溶液的pH=6时,c(Cr3+)=______,Cr3+______ (填“是”或“否”)被除尽。
3.Ⅰ.已知:
①C(s)+O2(g)=CO2(g)△H=-393.5kJ•mol-1
②TiO2(s)+2Cl2(g)+2C(s)=TiCl4(s)+2CO(g)△H=-80kJ•mol-1
③TiO2(s)+2Cl2(g)=TiCl4(s)+O2(g)△H=+141kJ•mol-1
试据此写出一氧化碳燃烧的热化学方程式______。
Ⅱ.甲、乙两池电极材料均为铁棒与铂棒,请回答下列问题:
(1)若电池中均为CuSO4溶液,则下列说法正确的是______。
A.一段时间后,甲乙两池中Pt棒上都有红色物质析出
B.甲池中Fe棒上发生氧化反应,乙池中Fe棒上发生还原反应
C.甲池中Cu2+向Fe棒移动,乙池中Cu2+向Pt棒移动
D.一段时间后,甲池中Fe棒质量减少,乙池中Fe棒质量增加
(2)若两池中均为饱和NaCl溶液:
①写出乙池中总反应的化学方程式______。
乙池中Pt棒上的电极反应属于______反应(填“氧化”或是“还原”)。
②甲池中Pt棒上的电极反应式是______。
③室温下,若乙池转移0.02mol电子后停止实验,该池中溶液体积为2000mL,则溶液混合均匀后pH=______。
4.2015年8月2日,天津港危险品仓库起火并引起爆炸.据报道,该危险品仓库中保存着氰化钠,甲苯二异氰酸酯(TDI)和电石(主要成分为CaC2)等危险化学品.
(1)关于爆炸起因的一种说法是消防员用水灭火时.电石与水反应生成易燃气体,遇明火发生爆炸.
①写出电石主要成分的电子式______.
②写出产生易燃气体的化学方程式______.
③电石中的杂质硫化钙也会与水反应,产生的有毒气体可以用下列哪些试剂吸收______.
A.浓硫酸 B.酸性高锰酸钾 C.水 D.氢氧化钠溶液
(2)NaCN有多种无害化处理方法①H2O2处理法:
NaCN+H2O2+H2O→NH3+X推测X的化学式为______.
②碱性氯化处理法:
加入NaClO,氰化物可被氧化成无毒的两种物质,写出处理过程中的离子方程式______,用该法处理含CN-为0.4mol/L的50mL废水溶液,得到标准状况下168mL气体,则CN-的处理率为______.
③NaCN遇水可产生易燃的HCN气体,浓度均为0.1mol/L的NaCN和HCN的混合液中滴加酚酞,溶液变红,则混合液中各粒子(不包括水分子)的浓度大小关系为______.
5.合成氨工业涉及固体燃料的气化,需要研究CO2与CO之间的转化。
为了弄清其规律,让一定量的CO2与足量碳在体积可变的密闭容器中反应:
C(s)+CO2(g)⇌2CO(g)△H,测得压强、温度对CO、CO2的平衡组成的影响如图所示:
回答下列问题:
(1)p1、p2、p3的大小关系是______,图中a、b、c三点对应的平衡常数大小关系是______。
(2)一定条件下,在CO2与足量碳反应所得平衡体系中加入H2和适当催化剂,有下列反应发生:
反应1:
CO(g)+3H2(g)⇌CH4(g)+H2O(g)△H1=a kJ/mol
反应2:
CO(g)+H2O(g)⇌CO2(g)+H2(g)△H2=b kJ/mol
①则二氧化碳与氢气反应转化为甲烷和水蒸气的热化学方程式是______。
②已知298K时相关化学键键能数据为:
化学键
H-H
O-H
C-H
C≡O
E/(kJ•mol-1)
436
465
413
1076
则根据键能计算,△H1=______。
反应1自发的条件是______。
(填“较高温度”、“较低温度”、“任意温度”)
(3)一定条件下,CO2(g)+3H2(g)⇌CH3OH(g)+H2O(g)△H3,向体积为2L的密闭容器中充入2mol CO2和6mol H2,一段时间后达到平衡状态,测得CH3OH(g)的物质的量为1mol,则此条件下该反应的化学平衡常数K值=______(用分数表示),若开始时充入2mol CH3OH(g) 和2mol H2O(g)达到相同平衡时CH3OH的转化率为______,若平衡后再充入4mol的N2,则c(CO2)和原平衡比较是______。
(填“增大”、“减小”、“不变”)
6.燃煤废气中的氮氧化物(NOx)、CO2、SO2等气体,常用下列方法处理,以实现节能减排、废物利用等。
已知:
25℃时,Kb(NH3•H2O)=1.8×10-5;H2SO3:
Ka1=1.5×10-2,Ka2=1.0×10-7
(1)处理烟气中的SO2常用液吸法。
室温条件下,将烟气通入浓氨水中得到(NH4)2SO3溶液,0.1mol/L(NH4)2SO3溶液的pH______(填“>”“<”或“=”)7.将烟气通入 (NH4)2SO3溶液可以继续吸收SO2 ,用离子方程式表示出能吸收二氧化硫的原因______。
(2)用活性炭可以还原处理氮氧化物,有关反应为C(s)+2NO(g)⇌N2(g)+CO2(g)。
在恒容条件下,能判断该反应一定达到化学平衡状态的依据是______(填选项编号)。
A.单位时间内生成2n mol NO(g)的同时消耗n mol CO2(g)
B.混合气体的密度不再发生改变
C.反应体系的压强不再发生改变
D.混合气体的平均相对分子质量不再改变
(3)有科学家经过研究发现,用CO2和H2在210~290℃,催化剂条件下可转化生成甲醇蒸汽和水蒸气。
①230℃,向容器中投入0.5molCO2和1.5molH2,当转化率达80%时放出热量19.6kJ能量,写出该反应的热化学方程式______。
②一定条件下,往 2L 恒容密闭容器中充入 1.0molCO2 和 3.0molH2,在不同催化剂作用下,相同时间内 CO2 的转化率随温度变化如图1所示:
催化剂效果最佳的是催化剂______ ( 填“I”,“Ⅱ”,“Ⅲ”)。
b 点 v( 正 )______v( 逆 ) ( 填“>”,“<”,“=”)。
此反应在 a 点时已达平衡状态,a 点的转化率比 c 点高的原因是______。
已知容器内的起始压强为100kPa,则图中 c 点对应温度下反应的平衡常数 Kp=______。
(保留两位有效数字) (Kp为以分压表示的平衡常数,分压=总压×物质的量分数)。
(4)一定条件下,CO2和H2也可以发生反应CO2(g)+H2(g)⇌ CO(g)+H2O(g)△H<0,一定温度下,在3L容积可变的密闭容器中,已知c(CO)与反应时间t变化曲线Ⅰ如图2所示,若在t0时刻分别改变一个条件,曲线Ⅰ变为曲线Ⅱ或曲线Ⅲ.当曲线Ⅰ变为曲线Ⅱ时,改变的条件是______。
当曲线Ⅰ变为曲线Ⅲ时,改变的条件是______。
7.研究大气中含硫化合物(主要是SO2和H2S)的转化对环境保护具有重要意义。
(1)SO2的大量排放会引起严重的环境问题是______,潮湿条件下,写出大气中SO2转化为H2SO4的方程式______。
(2)土壤中的微生物可将大气中H2S经两步反应氧化成SO42-,两步反应的能量变化如图一:
1mol H2S(g)全部氧化成SO42-(aq)的热化学方程式为______
(3)利用H2S废气制取氢气的方法有多种,比如右图的电化学法:
①该法制氢过程如图二,反应池中反应物的流向采用气、液逆流方式,其目的是______;
②反应池中发生反应的化学方程式为______;
③反应后的溶液进入电解池,产生氢气的电极名称为______,电解反应的离子方程式为______。
8.化石燃料燃烧时会产生SO2进入大气形成酸雨,有多种方法可用于SO2的脱除。
(1)已知SO2可参与如下热力学循环:
SO2 (g)+I2(s)+2H2O(l)=2HI(aq)+H2SO4(aq)△H1=-151kJ•mol-1
2HI(aq)=I2(s)+H2(g)△H2=+110kJ•mol-1
H2S(g)+H2SO4(aq)=S(s)+SO2 (g)+2H2O(l)△H3=+61kJ•mol-1
反应H2S(g)=H2(g)+S(s)的△H=______kJ•mol-1
(2)NaClO碱性溶液吸收法。
工业上常用碱性NaClO废液吸收SO2,反应原理为:
ClO-+SO2+2OH-=Cl-+SO42-+H2O,为了提高吸收效率,常用 Ni2O3作为催化剂。
在反应过程中产生的四价镍和氧原子具有极强的氧化能力,可加快对SO2的吸收。
该催化过程如下图所示:
a.过程1的离子方程式是Ni2O3 +ClO-=2NiO2+Cl-,过程2的离子方程式为______。
b.Ca(ClO)2也可用于脱硫,且脱硫效果比NaClO 更好,原因是______。
(3)Na2CO3溶液、氨水等碱性溶液吸收法。
已知25℃时,含硫物种(即水溶液中H2SO3、HSO32-、SO32-)随pH变化如图1所示,脱硫效率随pH变化如图2所示。
①当用Na2CO3溶液吸收SO2至溶液的pH为4时,发生反应的离子方程式是______。
②当用氨水吸收SO2至溶液的pH=7时,NH4+与溶液中存在的含硫物种之间的关系是c(NH4+)=______。
③由实验测得氨水脱除SO2时,脱硫效率随pH的变化如图-2所示。
在pH<5.5,pH较小时脱硫效率低的可能原因是______;实际工艺中,吸收液的pH应控制在一定范围内,pH不宜过大的原因是______。
9.脱除烟气中的氮氧化物(主要是指NO和NO2)可以净化空气、改善环境,是环境保护的主要课题。
(1)以漂粉精溶液为吸收剂脱除烟气中的NO,相关热化学方程式如下:
ⅰ.4NO(g)+3O2(g)+2H2O(l)=4HNO3(aq)△H1 =-423 kJ•mol-1
ⅱ.Ca(ClO)2(aq)=CaCl2(aq)+O2(g)△H2=-120 kJ•mol-1
ⅲ.3Ca(ClO)2(aq)+4NO(g)+2H2O(l)=4HNO3(aq)+3CaCl2(aq)△H3
①△H3=______kJ•mol-1。
②反应ⅲ的平衡常数随温度升高的变化趋势是______。
(2)HClO可有效脱除NO,但HClO不稳定,实际应用中常用其盐。
Cl2和Ca(OH)2制取漂粉精的化学方程式是______ 。
(3)次氯酸盐脱除NO的主要过程如下:
a.NO+HClO=NO2+HCl
b.NO+NO2+H2O⇌2HNO2
c.HClO+HNO2=HNO3+HCl
下列分析正确的是______。
A.烟气中含有的少量O2能提高NO的脱除率
B.NO2单独存在时不能被脱除
C.脱除过程中,次氯酸盐溶液的pH下降
(4)研究不同pH、不同温度下漂粉精溶液对NO脱除率的影响,结果如图1、图2。
①图1中,pH降低NO脱除率增大的原因:
______。
②脱除过程中往往有Cl2产生,原因是______(用离子方程式表示)。
③图2中,60~80℃NO脱除率下降的原因:
______。
(至少答出两点)
10.
请回答下列问题:
(1)已知:
N2、O2分子中化学键的键能分别是946kJ/moL、497kJ/mol。
N2 (g)+N2 (g)=2NO(g)△H=+180.0kJ/moL.则相同条件下破坏1molNO中化学键需要吸收的能量为______ kJ。
(2)25℃时,pH=5的CH3COOH溶液中,由水电离出的氢离子浓度c(H+)=______ mol/L。
若加入少量NaOH固体,则溶液中
______ (填“增大”、“减小”或“不变”)。
(3)25℃下,向某Na2CO3溶液中加入稀盐酸,其含碳元素的微粒物质的量分数(ψ)随溶液pH变化的部分情况如图所示。
①在同一溶液中,H2CO3、HCO3-、CO32-______ (填“能”或“不能”) 大量共存。
②pH=12时,Na2CO3溶液中物料守恒关系为______。
当pH=7时,溶液中含碳元素的微粒主要为______。
③反应的CO32-+H2O⇌HCO3-+OH-的平衡常数Kb=______。
11.科学处理NOx、SO2等大气污染物,对改善人们的生存环境具有重要的现实意义。
(1)利用甲烷催化还原氮氧化物。
已知:
CH4(g)+4NO2(g)=4NO(g)+CO2(g)+2H2O(g)△H=-574kJ•mol-1
CH4(g)+2NO2(g)=N2(g)+CO2(g)+2H2O(g)△H=-867kJ•mol-1
则CH4(g)+4NO(g)=2N2(g)+CO2(g)+2H2O(g)△H=______
(2)利用氧化氮氧化物的流程如下:
NO
NO2
N2
已知反应I的化学方程式为2NO+ClO2+H2O=NO2+HNO3+HCl,
若反应I中转移3mol电子,则反应Ⅱ中可生成N2的体积为______L(标准状况下)。
(3)常温下,用NaOH溶液吸收SO2得到pH=9的Na2SO3溶液,吸收过程中水的电离程度______(填“增大”、“减小”或“不变”);请写出Na2SO3溶液中,c(Na+)、c(H2SO3)、c(SO32-)、c(HSO3-)、的大小关系:
______
(4)利用Fe2(SO4)3溶液也可处理SO2废气,所得Fe2+溶液有很多重要用途。
保存1.8mol•L-1的FeSO4溶液时,为防止溶液中Fe2+被氧化,常加入______;为确保溶液中不出现浑浊,应调节溶液的pH不超过______。
(常温下,Ksp[Fe(OH) 2]=1.8×10-16)
12.氢能是一种极具发展潜力的清洁能源。
以太阳能为热源,热化学硫碘循环分解水是一种高效、无污染的制H2的方法。
反应如下:
ⅰ.H2SO4(aq)⇌SO2(g)+H2O(l)+
O2(g)△H1=+327kJ•mol-1
ⅱ.SO2(g)+I2(s)+2H2O(l)⇌2HI(aq)+H2SO4(aq)△H2=-151kJ•mol-1
ⅲ.2HI(aq)⇌H2(g)+I2(s)△H3=+110kJ•mol-1
(1)分解水制H2的热化学方程式是______。
(2)反应ⅱ的SO2从烟气吸收中得到,如图所示。
①Na2SO3溶液呈碱性的原因:
______。
②加热解吸,产物中含有NaHSO4,用化学方程式说明原因:
______。
③取解吸产物的溶液,______(填操作和现象),证明产物中含SO42-。
(3)反应ⅱ的产物用I2进行分离。
该产物的溶液在过量I2的存在下会分成两层含低浓度I2的H2SO4层和含高浓度I2的HI层。
①将两层溶液分离的主要仪器是______。
②提纯H2SO4:
将H2SO4层(含少量HI、I2)加热,在不同温度下通入N2.通过I-的去除率衡量提纯效果。
序号
条件
A
B
C
D
温度/℃
125
125
145
145
是否通入N2
否
是
否
是
I-的去除率
43%
90%
比A高
98%
a.去除HI的化学方程式是______。
b.运用化学平衡移动原理解释通入N2、升高温度HI去除率提高的原因:
______。
2020届福建高三化学大题练
——化学反应原理题周练(4)答案和解析
1.【答案】0.3mol/(L•min) B 1.8 -90.3 A CH3OH-6e-+8OH-=CO32-+6H2O ②③
【解析】解:
(1)①从反应开始到5min,CO的物质的量浓度改变量为1.5mol/L,则CO的消耗速率为v(CO)=
=0.3mol/(L•min),
故答案为:
0.3mol/(L•min);
②A.达到平衡时,根据方程式,H2的消耗量为:
=0.75mol/L,所以H2的转化率为α(H2)=
×100%=18.75%,故A错误;
B.混合气体的平均相对分子质量大小为
,反应前后质量守恒,m不变,总物质的量改变,当反应到达化学平衡时,n不变,则5min后容器中混合气体的平均相对分子质量不再改变,故B正确;
C.达到平衡后,再充入氩气,反应为恒容装置,不改变各组分的浓度,所以反应速率不变,故C错误;
D.2min时反应尚未达到平衡,反应仍需正向进行,所以2min前及2min~5min前始终满足v正>v逆,故D错误,
故答案为:
B;
(2)相同条件下气体体积之比等于物质的量之比,设NO2与SO2的物质的量分别为1mol、2mol,容器体积为1L,则NO2与SO2的初始浓度分别为1mol/L、2mol/L,
NO2(g)+SO2(g)⇌NO(g)+SO3(g)
开始(mol/L) 1 2 0 0
转化(mol/L) x x x x
平衡(mol/L) 1-x 2-x x x
达到平衡时SO3的体积分数为25%,则
×100%=25%,
解得:
x=0.75mol/L,
该反应的平衡常数K=
=1.8,
故答案为:
1.8;
(3)①Ⅰ.C(s)+H2O(g)=CO(g)+H2(g)△H=+131.0kJ•mol-1
Ⅱ.CO(g)+H2O(g)=CO2(g)+H2(g)△H=-43kJ•mol-1
Ⅲ.CaO(s)+CO2(g)=CaCO3(s)△H=-178.3kJ•mol-1
根据盖斯定律,Ⅰ+Ⅱ+Ⅲ得:
C(s)+2H2O(g)+CaO(s)⇌CaCO3(s)+2H2(g),△H=△H1+△H2+△H3=-90.3kJ/mol,
故答案为:
-90.3;
②A.反应为放热反应,降低体系的温度,可以促使反应正向进行,提高H2转化率,故A正确;
B.该反应前后气体体积不变,压缩容器的体积,反应压强不变,平衡不移动,无法提高H2转化率,故B错误;
C.CaO为固体,增加CaO的量,化学平衡不移动,无法提高H2转化率,故C错误;
D.选用适当的催化剂,催化剂不影响化学平衡,无法提高H2转化率,故D错误,
故答案为:
A;
(4)燃料电池负极的电极反应是燃料失电子发生氧化反应,在碱性环境下,二氧化碳转化为碳酸根离子,所以负极反应为:
CH3OH-6e-+8OH-=CO32-+6H2O,
故答案为:
CH3OH-6e-+8OH-=CO32-+6H2O;
(5)①HNO2是弱酸,次氯酸电离是吸热反应,酸碱中和反应是放热反应,当恰好完全中和时放出热量最多,则b点恰好完全反应,c(NaOH)=
=0.01mol/L,故①错误,
②根据①可知,该烧碱溶液的浓度为0.01mol•L-1,故②正确;
③电离吸热,温度越高电离平衡常数越大,所以HNO2的电离平衡常数:
b点>a点,故③正确;
④从b点到c点,当C(NaOH)较大时,可能出现:
c(Na+)>c(OH-)>c(NO2-)>c(H+),故④错误;
故答案为:
②③。
(1)①从反应开始到5min,CO的物质的量浓度改变量为1.5mol/L,根据v=
计算CO的消耗速率;
②A.根据方程式计算H2的消耗量,根据转化率=
×100%计算H2的转化率;
B.混合气体的平均相对分子质量大小为
;
C.达到平衡后,再充入氩气,反应为恒容装置,不改变各组分的浓度;
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- 届高三 化学 大题练 化学反应 原理 题周练