2019高考化學總復習 優(yōu)編增分練高考壓軸大題特訓 題型一 基本概念、基本理論的綜合應(yīng)用
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1、 反應(yīng)Ⅰ:4NH3(g)+5O2(g) 高溫 4NO(g)+6H2O(g) Δ?H1=-905??kJ·mol-1 反應(yīng)Ⅱ:4NH3(g)+3O2(g) 高溫??2?2N2(g)+6H2O(g) Δ?H2=-1??266.6??kJ·mol-1 題型一 基本概念、基本理論的綜合應(yīng)用 1.(2018·韶關(guān)市高三?4?月模擬考試)NH3?作為一種重要化工原料,被大量應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn),與 其有關(guān)性質(zhì)反應(yīng)的催化劑研究曾被列入國家?863?計劃。 (1)催化劑常具有較強的選擇性。已知: Pt/Ru Cu/TiO 寫出?NO?分解生成
2、?N2?與?O2?的熱化學方程式:__________________________________ ________________________________________________________________________。 (2)N2O?也可分解生成 N2?與?O2?。在四個恒容密閉容器中按下表相應(yīng)量充入氣體,發(fā)生 2N2O(g) 2N2(g)+O2(g),容器Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ中?N2O?平衡轉(zhuǎn)化率如下圖所示。 容器 容積/L??????起始物質(zhì)的量/mol N2O?N2 O2 Ⅰ Ⅱ Ⅲ
3、Ⅳ V1 1.0 V2 1.0 0.1 0.1 0.1 0.06 0 0 0 0.06 0 0 0 0.04 ①該反應(yīng)的?Δ?H________(填“>”“=”或“<”)0。 ②圖中?A、B、C?三點處容器內(nèi)的總壓強,由大到小的順序是___________________________ _____________________________________________。 ③容器Ⅳ在?470?℃進行反應(yīng)時,起
4、始速率:v?正(N2O)____(填“>”“=”或“<”)v?逆(N2O)。 在 (3)氨催化氧化時會發(fā)生上述兩個競爭反應(yīng)Ⅰ、Ⅱ。為分析某催化劑對該反應(yīng)的選擇性,20?L 密閉容器中充入?1?mol?NH3?和?2?mol?O2,測得一定時間內(nèi)有關(guān)物質(zhì)的量關(guān)系如圖: 1 20.04 20.06 ????????Ⅱ-Ⅰ Δ?H2-Δ?H1???-1??266.6+905 ??????????????????????? -1 -1要得到該方程,則 ,即?Δ?H= = kJ·mol
5、??=-180.8?kJ·mol??。 ①該催化劑在低溫時選擇反應(yīng)________(填“Ⅰ”或“Ⅱ”)。 ②C?點比?B?點所產(chǎn)生的?NO?的物質(zhì)的量少的原因可能是 ________________________________________________________________________。 答案 (1)2NO(g) N2(g)+O2(g) Δ?H=-180.8?kJ·mol-1 (2)①> ②p(C)>p(B)>p(A)(或?C>B>A) ③> (3)①Ⅱ ②該反應(yīng)為放熱反應(yīng),溫度升高,平衡向逆反應(yīng)方向移動或催化劑活性降低 解析?(1)N
6、O?分解生成N2?與?O2?的方程式為2NO(g) N2(g)+O2(g),根據(jù)已知的反應(yīng)Ⅰ和反應(yīng)Ⅱ, 2 2 2 (2)①根據(jù)圖像,溫度升高,轉(zhuǎn)化率增大,則平衡向右移動,說明正反應(yīng)方向吸熱,則反應(yīng)的 Δ?H>0。 ②A、B、C?三點中?N2O?的轉(zhuǎn)化率相同,則容器中反應(yīng)物、生成物的量均相同,則容器的壓強 取決于容器的體積,根據(jù)圖像,相同溫度時:轉(zhuǎn)化率大小為:Ⅰ>Ⅱ>Ⅲ,則反應(yīng)正向進行 的程度為:Ⅰ>Ⅱ>Ⅲ,且該反應(yīng)為氣體分子數(shù)增加的反應(yīng),增大容器體積,減小壓強平衡 向右移動,則說明容器體積大小為:Ⅰ>Ⅱ>Ⅲ,故?A、B、C?三點處容器內(nèi)的總壓強由
7、大到 小的順序是?p(C)>p(B)>p(A)。 ③Ⅱ中在?470?℃下達到平衡時?N2O?的轉(zhuǎn)化率是?0.6,則該反應(yīng)在?470?℃下平衡常數(shù)是 0.03×0.062 0.04×0.062 =0.067?5,容器Ⅳ在?470?℃進行反應(yīng)時,濃度商= =0.04<0.067?5, 所以反應(yīng)向正反應(yīng)方向進行,則起始速率:v?正(N2O)>v?逆(N2O)。 (3)?①根據(jù)圖像,在低溫時,N2?的量相對多一些,而?N2?是反應(yīng)Ⅱ的生成物,故該催化劑在低 溫時選擇反應(yīng)Ⅱ。 ②C?點比?B?點所產(chǎn)生的?NO?的物質(zhì)的量少的原因可能是平衡的逆向移動等原因。根據(jù)圖像
8、,該 催化劑在高溫時選擇反應(yīng)Ⅰ,而反應(yīng)Ⅰ為放熱反應(yīng),達到平衡后,溫度升高平衡向左移動, 使得?C?點比?B?點所產(chǎn)生的?NO?的物質(zhì)的量少;或者可能是由于溫度升高催化劑失去了活性等原 因。 2.(2018·赤峰市高三?4?月模擬)運用化學反應(yīng)原理研究碳、氮的單質(zhì)及其化合物的反應(yīng)對緩 解環(huán)境污染、能源危機具有重要意義。 (1)?用活性炭還原法可以處理氮氧化物。某研究小組向某密閉容器中加入一定量的活性炭和 NO,發(fā)生反應(yīng)?C(s)+2NO(g) N2(g)+CO2(g) Δ?H=Q?kJ·mol-1。?在?T1℃時,反應(yīng)進行 到不同時間(min)?測
9、得各物質(zhì)的濃度(mol·L-1)?如下: 2 濃度 時間 0 10 20 30 40 50 NO N2 CO2 1.00 0 0 0.68 0.16 0.16 0.50 0.25 0.25 0.50 0.25 0.25 0.60 0.30 0.30 0.60 0.30 0.30 ①30?min?后,只改變某一條件,反應(yīng)重新達到平衡,根據(jù)上表中的數(shù)據(jù)判斷改變的條件可能
10、是______(填字母)。 a.通入一定量的?NO b.加入定量的活性炭 c.加入合適的催化劑 d.適當縮小容器的體積 ②若?30?min?后升高溫度至?T2?℃,達到平衡時,容器中?NO、N2、CO2?的濃度之比為?3∶1∶1, 則?Q________(填“>”或“<”)0。 (2)某研究小組在實驗室用某新型催化劑對?CO、NO?催化轉(zhuǎn)化進行研究,測得?NO?轉(zhuǎn)化為?N2?的 轉(zhuǎn)化率隨溫度、CO?混存量的變化情況如下圖所示,利用以下反應(yīng):2NO+2CO CO) 2NO N2+O2?(無?CO) N2+2CO2(有
11、 ①?若?不?使?用?CO?,?溫?度?超?過?775?℃?,?發(fā)?現(xiàn)?NO?的?分?解?率?降?低?,?其?可?能?的?原?因?為 ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________; 在?n(NO)/n(CO)=1?的條件下,應(yīng)控制最佳溫度在____________左右。 ②用?CxHy
12、(烴)催化還原?NOx?也可消除氮氧化物的污染,寫出?C2H6?與?NO2?發(fā)生反應(yīng)的化學方程式: ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 ③以?NO2、O2、熔融?NaNO3?組成的燃料電池裝置如下圖所示,在使用過程中石墨Ⅰ電極反應(yīng)生 成一種氧化物?Y,則該電極反應(yīng)式為_________________________
13、_____________________ ________________________________________________________________________________ __________________。 3 (3)天然氣的一個重要用途是制取氫氣,其原理如下: 2 已知:a.2CO(g)+O2(g)===2CO?(g) Δ?H1 b.CH4(g)+2O2(g)===CO?(g)+2H2O(l) Δ?H2 c.2H2(g)+O2(g)
14、===2H?O(l) Δ?H3 ①科學家提出一種利用天然氣制備氫氣的方法:?CH4(g)+CO2(g)===2CO(g)+2H2(g) Δ?H= ________________________________________________________________________。 ②這種方法的推廣與使用,不僅實現(xiàn)資源綜合利用,而且還能解決的環(huán)境問題是 ________________________________________________________________________。 答案 (1)①ad ②< (2)①該反應(yīng)是放熱反應(yīng),升
15、高溫度反應(yīng)更有利于向逆反應(yīng)方向進行?870?℃(850?℃到?900?℃ 之間都可以) 催化劑 3 2 ②4C2H6+14NO2?=====8CO2+7N2+12H2O ③NO2+NO--e-===N?O5 (3)①Δ?H2-Δ?H1-Δ?H3 ②減少溫室氣體的排放,緩解溫室效應(yīng) 解析 (1)①根據(jù)表格?20?min?和?30?min?時各物質(zhì)的濃度分別對應(yīng)相等,20?min?時已經(jīng)達到 平衡;40?min?和?50?min?時各物質(zhì)的濃度分別對應(yīng)相等,40?min?時又再次達到平衡;30?min?時 改變條件,達到新平衡時?NO?濃度增大為原來的?0.6
16、0÷0.50=1.2?倍,N2?和?CO2?的濃度增大為 原來的?0.3÷0.25=1.2?倍。a?項,通入一定量?NO,平衡正向移動,達到新平衡時?NO、N2、 CO2?的濃度都可能為原來的?1.2?倍;b?項,加入定量活性炭,平衡不移動,各物質(zhì)物質(zhì)的量濃 度不變;c?項,加入合適的催化劑,加快反應(yīng)速率,平衡不移動,各物質(zhì)物質(zhì)的量濃度不變; d?項,適當縮小容器體積,平衡不移動,由于體積減小,達到新平衡時NO、N2、CO2?的濃度都 可能為原來的?1.2?倍;故選?ad。 ②30?min?時容器中?NO、N2、CO2?的濃度之比為?0.50∶0.25∶0.25=2
17、∶1∶1,升高溫度達到平 衡時容器中?NO、N2、CO2?的濃度之比為?3∶1∶1,升高溫度平衡向逆反應(yīng)方向移動,逆反應(yīng)為 吸熱反應(yīng),正反應(yīng)為放熱反應(yīng),故?Q<0。 (2)①若不使用催化劑,發(fā)生的反應(yīng)為?2NO N2+O2,溫度超過?775?℃,NO?的分解率降低, 可能原因是:該反應(yīng)是放熱反應(yīng),升高溫度更有利于反應(yīng)向逆反應(yīng)方向進行。根據(jù)圖像當 n(NO)/n(CO)=1?時,870?℃左右?NO?的轉(zhuǎn)化率最大,所以應(yīng)控制的最佳溫度在?870?℃左右。 4 ②烴催化還原?NOx可消除氮氧化物的污染,氮氧化物被還原為?N2,則烴轉(zhuǎn)化成?CO2?和
18、?H2O,C2H6 催化劑 與?NO2?反應(yīng)的化學方程式為?4C2H6+14NO2?=====8CO2+12H2O+7N2。 Y 3 2 ③石墨Ⅱ通入?O2,石墨Ⅱ為正極,石墨Ⅰ為負極,?是一種氧化物,NO2?發(fā)生氧化反應(yīng)生成?Y, Y?為?N2O5,電極反應(yīng)式為?NO2-e-+NO-===N?O5。 (3)應(yīng)用蓋斯定律,將?b-a-c?得,CH4(g)+CO2(g)===2CO(g)+2H2(g) Δ?H=Δ?H2-Δ?H1- Δ?H3。 3.(2018·朝陽市普通高中高三三模)鐵的單質(zhì)及其化合物用途非常廣泛。回答下列問題: (1)某熱電池放電時總反應(yīng)為4Li+F
19、eS2===Fe+2Li2S。該電池的正、負極材料分別是________、 ________。 (2)Na2FeO4?是一種優(yōu)良的水處理劑。 ①Na2FeO4?可將水體中?NH3?轉(zhuǎn)化為?N2?而除去同時產(chǎn)生紅褐色沉淀,1?mol?Na2FeO4?最多可脫除 NH3?的物質(zhì)的量為________。 ②Na2FeO4?溶于水,溶液中含六價鐵的微粒分率(某六價鐵微粒數(shù)與所有六價鐵微??倲?shù)之比) 4 與溶液?pH?的關(guān)系如下圖所示(已知常溫下,H3FeO+ H++H2FeO4,H2FeO4 4 H++HFeO-, 4 HFeO- 4
20、H++FeO2-的電離常數(shù)依次為?K1、K2、K3;pK=-lg?K)。pH=3?時,溶液中主要含 4 鐵微粒濃度從大到小的順序為____________________;反應(yīng)?FeO2-+H2O =________。 4 HFeO-+OH-的?pK (3)CO?還原鐵的氧化物時,涉及以下反應(yīng): a.Fe3O4(s)+4CO(g) b.FeO(s)+CO(g) c.3Fe2O3(s)+CO(g) d.Fe3O4?(s)+CO(g) 3Fe(s
21、)+4CO2(g)?Δ?H1 Fe(s)+CO2(g)?Δ?H2 2Fe3O4?(s)+CO2(g)?Δ?H3 3FeO(s)+CO2?(g)?Δ?H4 相關(guān)反應(yīng)的溫度與混合氣體中?CO?的體積分數(shù)的關(guān)系如下圖所示: 5 ①反應(yīng)的?Δ?H>0?的是________(填“a”“b”“c”或“d”);Δ?H4=________________(用 Δ?H1、Δ?H2?表示)。 ②在恒容密閉容器中,加入?7.2?g?FeO,同時充入?0.
22、1?mol?CO,升高溫度,若恰好處于圖中 p?點處,CO?的轉(zhuǎn)化率為________,容器中生成單質(zhì)?Fe?的質(zhì)量為________。 答案 (1)FeS2 Li 4 4 (2)①1?mol ②?H2FeO4、HFeO-、H3FeO+ 6.7 (3)①d Δ?H1-3Δ?H2 ②25% 1.4?g 解析 (1)正極發(fā)生還原反應(yīng),F(xiàn)eS2?獲得電子生成?Fe、S2-,負極發(fā)生氧化反應(yīng),Li?失電子生 成?Li+,因此該電池的正、負極材料分別是?FeS2?和?Li。 (2)①Na2FeO4?將?NH3?轉(zhuǎn)化為?N2?同時本身被還原為?Fe3+,根據(jù)得失電子守恒可得?1?m
23、ol?Na2FeO4 3 最多可脫除?NH3?的物質(zhì)的量為3?mol=1?mol。②由圖像可知?pH=3?時,溶液中主要含鐵微粒 4 4 濃度最大的是?H2FeO4,最小的是?H3FeO+,處于中間的是?HFeO-,所以溶液中主要含鐵微粒濃 4 4 4 度?從?大?到?小?的?順?序?為?H2FeO4?、?HFeO?-?、?H3FeO?+?;?FeO?2-?+?H2O 4 HFeO?-?+?OH?-?的?K?= c(HFeO-4?)×c(OH-) c(FeO24-) H??+FeO???的?K3=???????? , c(HFeO-
24、4?) 4 ,由?HFeO- 4 +?????????2-?c(H+)×c(FeO24-) c(HFeO-4?)×c(OH-) c(H+)×c(FeO24-) K×K3=????????? ×???????? =c(OH-)·c(H+)=Kw,可知?K= w,由圖像可知?pK3 =-lg?K3=7.3,因此K3=10-7.3,所以K=???w= -7.3=10-6.7,pK=-lg?K=-lg??10-6.7=6.7。 的?CO?參與反應(yīng),則????? =75%,x=0.025,CO?的轉(zhuǎn)化率為???? ×100%=25%,容器中生成 K 4 4
25、c(FeO2-) c(HFeO-) K3 K 10-14 K3 10 (3)①由圖像可知隨著溫度的升高?a、b、c?的反應(yīng)中?CO?的百分含量增大說明?a、b、c?為放熱 反應(yīng),d?反應(yīng)中?CO?的百分含量減小說明?d?為吸熱反應(yīng);由已知方程式,根據(jù)蓋斯定律可得?d p =a-3b,所以?Δ?H4=Δ?H1-3Δ?H2;②在恒容密閉容器中,加入7.2?g?FeO,同時充入?0.1?mol CO,可發(fā)生反應(yīng)?FeO(s)+CO(g) Fe(s)+CO2(g),?點處,CO?的百分含量為?75%,設(shè)有?x?mol 0.1-x 0.025 0.1 0.1 單質(zhì)?F
26、e?的質(zhì)量為?0.025?mol×56?g·mol-1=1.4?g。 4.(2018·江西省九所重點中學高三聯(lián)考)研究發(fā)現(xiàn),NOx?和?SO2?是霧霾的主要成分。 Ⅰ.NOx?主要來源于汽車尾氣,可以利用化學方法將二者轉(zhuǎn)化為無毒無害的物質(zhì)。 6 已知:N2(g)+O2(g) 2NO(g)?Δ?H=+180?kJ·mol-1 2CO(g)+O2(g) 2CO2(g)?Δ?H=-564?kJ·mol-1 (1)2NO(g)+2CO(g) 催化劑 2CO2(g)+N2(g)?Δ?H=___
27、_____________,該反應(yīng)在?________ 下能自發(fā)進行(填“高溫”“低溫”或“任意溫度”)。 (2)T?℃時,將等物質(zhì)的量的?NO?和?CO?充入容積為?2?L?的密閉容器中,保持溫度和體積不變, 反應(yīng)過程(0~15?min)中?NO?的物質(zhì)的量隨時間變化如上圖所示。 ①已知:平衡時氣體的分壓=氣體的體積分數(shù)×體系的總壓強,T?℃時達到平衡,此時體系 的總壓強為?p=20?MPa,則?T?℃時該反應(yīng)的壓力平衡常數(shù)?Kp=________________;平衡后, 若保持溫度不變,再向容器中充入?NO?和?CO2?各?0.3?mol,平衡將_
28、_______(填“向左”“向右” 或“不”)移動。 ②15?min?時,若改變外界反應(yīng)條件,導致?n(NO)發(fā)生如圖所示的變化,則改變的條件可能是 ________(填字母)。 A.增大?CO?濃度 C.減小容器體積 B.升溫 D.加入催化劑 Ⅱ.SO2?主要來源于煤的燃燒。燃燒煙氣的脫硫減排是減少大氣中含硫化合物污染的關(guān)鍵。 已知:亞硫酸:Ka1=2.0×10-2 Ka2=6.0×10-7 (3)請通過計算證明,NaHSO3?溶液顯酸性的原因:_______
29、_____________________________ ________________________________________________________________________。 (4)如上方圖示的電解裝置,可將霧霾中的?NO、SO2?轉(zhuǎn)化為硫酸銨,從而實現(xiàn)廢氣的回收再利 用。通入?NO?的電極反應(yīng)式為__________________________________________________ _______________________________________________________________________
30、_;
若通入的?NO?體積為?4.48?L(標況下),則另外一個電極通入的?SO2?質(zhì)量至少為________g。
答案 (1)-744?kJ·mol-1
低溫
(2)①0.087??5(或 )?? 不 ②AC
7
80
7
3 3
4
(3)HSO-的水解常數(shù)?K=Kw/Ka1=5.0×10-13 31、,②2CO(g)+O2(g)
2CO2(g)
Δ?H=-564?kJ·mol-1,②-①得該反應(yīng):Δ?H=(-564-180)kJ·mol-1=-744?kJ·mol-1;
Δ?H<0,根據(jù)反應(yīng)方程式,Δ?S<0,根據(jù)?Δ?G=Δ?H-TΔ?S,當溫度處于低溫下,能夠自發(fā)進行。
(2)考查化學平衡常數(shù)計算、勒夏特列原理,
① 2NO(g)+2CO(g)?催化劑
2CO2(g)+N2(g)
? 2? ? 1?
2 2 2 1????? p2(CO2)×p(N2)? è
?20×?÷2×?20×?÷
?20×?÷2×?20×?÷2 32、
(3)考查電離平衡常數(shù)、水解平衡常數(shù)、水的離子積的關(guān)系HSO-3?的水解常數(shù)K= w?=5.0×10-13
Ka1
起始量/mol 0.4 0.4 0 0
變化/mol 0.2 0.2 0.2 0.1
平衡/mol 0.2 0.2 0.2 0.1
7? è 7?
?????????????????????
各組分的體積分數(shù)分別是:7、7、7、7,Kp=p2(NO)×p2(CO)=? 2? ? 2??=0.087?5;
è 7? è 7?
根據(jù)①的分析,化學平衡常數(shù)?K=5,再向容器中充入?NO?和?CO2?各?0.3?mol,此時的濃度商仍
為? 33、5,因此平衡不移動;②15?min?時,改變某一因素,NO?的物質(zhì)的量減少,說明平衡向正反
應(yīng)方向移動,A?項,增大?CO?的濃度,平衡向正反應(yīng)方向移動,NO?的物質(zhì)的量減小,正確;B
項,正反應(yīng)是放熱反應(yīng),升溫,平衡向逆反應(yīng)方向移動,NO?的物質(zhì)的量增大,錯誤;C?項,
減小容器的體積,相當于增大壓強,平衡向正反應(yīng)方向移動,NO?的物質(zhì)的量減小,正確;D
項,加入催化劑,化學平衡不移動,錯誤。
K
,
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