2019高考化學三輪沖刺 大題提分 大題精做10 以電化學為主線串聯(lián)反應原理綜合題.docx

大題精做十 以電化學為主線串聯(lián)反應原理精選大題1.(2018寧德模擬)高鐵酸鈉(Na2FeO4)是一種新型、高效的水處理劑，與水反應的化學方程式為4Na2FeO410H2O=4Fe(OH)33O28NaOH。電解制備Na2FeO4裝置示意圖如圖所示。(1)a是電源的_(填“正”或“負”)極。電解時，石墨電極附近溶液的堿性_(填“增強”“減弱”或“不變”)。(2)鐵電極的反應式為_。(3)維持一定的電流強度和電解溫度，NaOH起始濃度對Na2FeO4濃度影響如圖(電解液體積相同的情況下進行實驗)。電解3.0h內(nèi)，隨NaOH起始濃度增大，Na2FeO4濃度變化趨勢是_(填“增大”“不變”或“減小”)。當NaOH起始濃度為16molL1，1.02.0h內(nèi)生成Na2FeO4的速率是_molL1h1。A點與B點相比，nFe(OH)3A_B(填“>”“”或“<”)。(4)提純電解所得Na2FeO4，采用重結(jié)晶、過濾、洗滌、低溫烘干的方法，則洗滌劑最好選用_(填標號)溶液和異丙醇。AFe(NO3)3BNH4ClCCH3COONa(5)次氯酸鈉氧化法也可以制得Na2FeO4。已知：2H2(g)O2(g)=2H2O(l)Ha kJmol1NaCl(aq)H2O(l)=NaClO(aq)H2(g)Hb kJmol14Na2FeO4(aq)10H2O(l)=4Fe(OH)3(s)3O2(g)8NaOH(aq)Hc kJmol1反應2Fe(OH)3(s)3NaClO(aq)4NaOH(aq)=2Na2FeO4(aq)3NaCl(aq)5H2O(l)的H_kJmol1?！窘馕觥?1)應該用鐵作陽極電解氫氧化鈉制備高鐵酸鈉，電解時鐵失去電子發(fā)生氧化反應結(jié)合OH生成FeO和H2O，電極反應式為Fe8OH6e=FeO4H2O；因此a是電源的負極，b為電源的正極；電解時，石墨電極為陰極，陰極發(fā)生還原反應，電極反應式為2H2O2e=H22OH，石墨電極附近溶液的堿性增強。(2)根據(jù)上述分析，鐵電極的反應式為Fe8OH6e=FeO4H2O。(3) 根據(jù)圖像，電解3.0h內(nèi)，隨NaOH起始濃度增大，Na2FeO4濃度逐漸增大。根據(jù)圖像，當NaOH起始濃度為16molL1時，1.02.0h內(nèi)生成Na2FeO4的速率為8molL1h1。根據(jù)圖像，A點與B點相比，Na2FeO4濃度：A>B，根據(jù)鐵原子守恒，nFe(OH)3A<B。(4)由題給反應知，洗滌劑最好選用堿性溶液來抑制FeO的水解。Fe(NO3)3、NH4Cl溶液中因Fe3、NH的水解溶液均顯酸性；CH3COONa溶液因CH3COO的水解而顯堿性，故C符合題意。(5)將3個已知的熱化學方程式按順序分別編號為、，根據(jù)蓋斯定律，將3，得：2Fe(OH)3(s)3NaClO(aq)4NaOH(aq)=2Na2FeO4(aq)3NaCl(aq)5H2O(l)H（a3bc）kJmol1?！敬鸢浮?1)負增強(2) Fe8OH6e=FeO4H2O(3) 增大8<(4) C(5) a3bc1.金屬鎵是廣泛用于電子工業(yè)和通訊領域的重要金屬，化學性質(zhì)與鋁元素相似。（1）工業(yè)上提純鎵的方法很多，其中以電解精煉法為多。具體原理如下：以待提純的粗鎵(內(nèi)含Zn、Fe、Cu雜質(zhì))為陽極，以高純鎵為陰極，以NaOH水溶液為電解質(zhì)溶液。在電流作用下使粗鎵在陽極溶解進入電解質(zhì)溶液，并通過某種離子遷移技術到達陰極并在陰極放電析出高純鎵。已知離子氧化性順序為Zn2+Ga3+Fe2+Cu2+。電解精煉鎵時陽極泥的成分是_。GaO在陰極放電的電極方程式是_。（2）工業(yè)上利用固態(tài)Ga與NH3高溫條件下合成固體半導體材料氮化鎵(GaN)同時又有氫氣生成。反應中每生成3mol H2時就會放出30.8 kJ熱量。該反應的熱化學方程式為_。一定條件下，加入一定量的Ga與NH3進行上述反應，下列敘述符合事實且可作為判斷反應已達到平衡狀態(tài)的標志的是_。A恒溫恒壓下，混合氣體的密度不變B斷裂3mol HH鍵，同時斷裂2mol NH鍵C恒溫恒壓下達平衡后再加入2mol H2使平衡移動，NH3消耗速率等于原平衡時NH3的消耗速率D升高溫度，氫氣的生成速率先增大再減小【解析】(1)已知離子氧化性順序為：Zn2+Ga3+Fe2+Cu2+，則電解精煉鎵時陽極是Zn和Ga失去電子，而鐵和銅變?yōu)殛枠O泥；綜上所述，本題答案是：Fe、Cu。GaO在陰極得到電子轉(zhuǎn)化為金屬單質(zhì)，因此放電的電極方程式是：GaO+3e+2H2O=Ga+4OH；綜上所述，本題答案是：GaO+3e+2H2O=Ga+4OH。(2)反應中每生成3molH2時就會放出30.8kJ熱量，因此該反應的熱化學方程式為：2Ga(s)+2NH3(g)=2GaN(s)+3H2(g) H=-30.8kJ/mol；綜上所述，本題答案是：2Ga(s)+2NH3(g)=2GaN(s)+3H2(g) H=-30.8kJ/mol。A密度是混合氣的質(zhì)量和容器容積的比值，在反應過程中質(zhì)量是不變的，正反應體積增大，壓強不變，因此容積變化，所以恒溫恒壓下，混合氣體的密度不變說明反應達到平衡狀態(tài)，A正確；B斷裂3molHH鍵，同時斷裂6molNH鍵，說明反應達到平衡狀態(tài)，B錯誤；C恒溫恒壓下達平衡，加入2molH2使平衡移動，由于平衡是等效的，因此NH3的消耗速率等于原平衡時NH3的消耗速率，C正確；D升高溫度，氫氣的生成速率先增大再減小，最后不變，D錯誤；綜上所述，本題選AC?！敬鸢浮浚?）Fe、Cu GaO+3e+2H2O=Ga+4OH（2）2Ga(s)+2NH3(g)=2GaN(s)+3H2(g) H=-30.8kJ/mol AC2研究發(fā)現(xiàn)，NOx和SO2是霧霾的主要成分。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)。已知：N2(g)O2(g)2NO(g)H180kJmol12CO(g)O2(g)2CO2(g)H564kJmol1（1）2NO(g)2CO(g)2CO2(g)N2(g)H_。（2）T時，將等物質(zhì)的量的NO和CO充入容積為2L的密閉容器中，保持溫度和體積不變，反應過程(015min)中NO的物質(zhì)的量隨時間變化如圖所示。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=20MPa，則T時該反應的壓力平衡常數(shù)Kp _；平衡后，若保持溫度不變，再向容器中充入NO和CO2各0.3mol，平衡將_ (填“向左”、“向右”或“不”)移動。15 min時，若改變外界反應條件，導致n(NO)發(fā)生如上圖所示的變化，則改變的條件可能是_(填序號) A增大CO濃度 B升溫 C減小容器體積 D加入催化劑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鍵。已知：亞硫酸：Ka1=2.0102 Ka2=6.0107 （3）請通過計算證明，NaHSO3溶液顯酸性的原因：_（4）如圖示的電解裝置，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的電極反應式為_；若通入的NO體積為4.48L(標況下)，則另外一個電極通入的SO2質(zhì)量至少為_g。【解析】（1）由蓋斯定律可知：N2(g)O2(g)2NO(g)，2CO(g)O2(g)2CO2(g)，得出：H=(564180)kJmol1=744kJmol1；（2）2NO(g)2CO(g)2CO2(g)N2(g)起始/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 0.1p(NO)=p(CO)=p(CO2)= 20MPa0.20.2+0.2+0.2+0.1 = 407；p(N2)= 20MPa0.10.2+0.2+0.2+0.1 = 207Kp=p2(CO2)p(N2)p2(NO)p2(CO)=780=0.0875；根據(jù)的分析，化學平衡常數(shù)K=5，再向容器中充入NO和CO2各0.3mol，此時的濃度商為仍為5，因此平衡不移動；15min時，改變某一因素，NO的物質(zhì)的量減少，說明平衡向正反應方向移動。增大CO的濃度，平衡向正反應方向移動，NO的物質(zhì)的量減小，A項正確；正反應是放熱反應，升溫，平衡向逆反應方向移動，NO的物質(zhì)的量增大，B項錯誤；減小容器的體積，相當于增大壓強，平衡向正反應方向移動，NO物質(zhì)的量減小，C項正確；加入催化劑，化學平衡不移動，D項錯誤；（3）HSO的水解常數(shù)K=Kw/Ka1=5.01013<Ka2=6.0107，電離平衡常數(shù)大于水解平衡常數(shù)，說明溶液顯酸性；（4）根據(jù)電解裝置，NO和SO2轉(zhuǎn)化為硫酸銨，說明NO轉(zhuǎn)化成NH，即NO在陰極上發(fā)生NO6H5e=NHH2O；陽極反應式為SO22H2O2e=4HSO，根據(jù)得失電子數(shù)目守恒，因此有2NO10e5SO2，求出SO2的質(zhì)量為4.48564/(222.4)g=32g。【答案】（1）-744 kJmol1（2）0.0875(或7/80) 不AC （3）HSO的水解常數(shù)K=Kw/Ka1=5.01013<Ka2=6.0107(HSO的電離常數(shù))，所以顯酸性（4）6HNO5e=NHH2O 32 32017年11月16日，國土資源部召開新聞發(fā)布會，宣布天然氣水合物，即“可燃冰”新礦種獲得國務院批準，成為我國第173個礦種?！翱扇急敝饕煞值姆肿邮绞荂H48H2O，一旦溫度升高或壓強降低，甲烷氣就會逸出，固體水合物便趨于崩解?！翱扇急睂⒊蔀槿祟惖暮罄m(xù)能源。（1）將320 g可燃冰釋放的甲烷完全燃燒生成液態(tài)水時，可放出1780.6 kJ的能量，則表示甲烷燃燒熱的熱化學方程式是_。（2）CH4不僅是優(yōu)質(zhì)的氣體燃料，還能利用它和CO2重整，發(fā)生反應：CO2(g)+CH4(g)2CO(g)+2H2(g)，獲得合成氣(主要成分為CO、H2)，從而減少溫室氣體的排放。在一定條件下CH4的平衡轉(zhuǎn)化率與溫度及壓強(單位：Pa)的關系如圖所示。則y點：v(正)_(填“>”、“”或“<”，下同)v(逆)；壓強：p1_p2；該反應的H_0。（3）在恒溫、p2下，在一容積可變的容器中，達到平衡狀態(tài)x時四種氣體的物質(zhì)的量均為1mol，若此時再充入四種氣體各1mol，則平衡_(填“向左”、“向右”或“不”)移動。（4）一定條件下，CH4還可與NO2反應，改善霧霾天氣，其化學方程式為CH4(g)+2NO2(g)CO2(g)+2H2O(g)+N2(g)，在恒溫恒容下，下列可以判斷該反應達到平衡狀態(tài)的是_(填序號)。av逆(N2)2v正(H2O)b混合氣體的密度不再變化c混合氣體的物質(zhì)的量不再變化d單位時間內(nèi)有1mol NO2消耗同時消耗1mol CO2e混合氣體的平均相對分子質(zhì)量不變fCH4與CO2的物質(zhì)的量之比不再發(fā)生變化（5）在恒溫恒容下，使1mol CH4(g)與2mol NO2反應，達平衡后，再往反應器中分別充入下列氣體，可以使CH4(g)+2NO2(g)CO2(g)+2H2O(g)+N2(g)中NO2轉(zhuǎn)化率增大的是_(填序號)。ACH4BCO2C物質(zhì)的量之比為12的CH4與NO2DN2（6）CH4還可以運用到電化學中，某課外小組用CH4為燃料，空氣為氧化劑，稀土金屬材料作電極，電浮選凝聚法處理污水，設計如圖所示裝置。則甲烷燃料電池的總反應式為_。為了使該燃料電池長時間穩(wěn)定運行，電池的電解質(zhì)組成應保持穩(wěn)定，電池工作時必須有部分A物質(zhì)參加循環(huán)(如圖)，A物質(zhì)的化學式是_。【解析】（1）320g可燃冰可釋放2mol甲烷，2mol甲烷完全燃燒放出1780.6kJ能量，則1mol甲烷完全燃燒放出890.3kJ能量，故甲烷燃燒熱的熱化學方程式為：CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(l)H=890.3 kJmol1；（2）y點甲烷轉(zhuǎn)化率低于平衡時甲烷轉(zhuǎn)化率，故反應還需正向進行，故v(正)>v(逆)；該反應正向為氣體體積增大的反應，減小壓強，平衡正向移動，由p1到p2，甲烷轉(zhuǎn)化率降低，即增大了壓強，故p1<p2；升高溫度，甲烷轉(zhuǎn)化率升高，升高溫度，平衡向吸熱方向移動，故該反應的H>0；（3）恒溫恒壓條件下，同等增大各物質(zhì)濃度，平衡不移動；（4）a平衡時，2v逆(N2)v正(H2O)，故a錯誤；b反應過程中，氣體總質(zhì)量不變，恒容條件下氣體總體積不變，故氣體密度始終不變，錯誤；c該反應反應過程中，混合氣體的總物質(zhì)的量不斷發(fā)生改變，若混合氣體的物質(zhì)的量不再變化，則反應達到平衡，正確；d平衡時，單位時間內(nèi)有2mol NO2消耗同時消耗1mol CO2，錯誤；e反應進行過程中，混合氣體總物質(zhì)的量發(fā)生改變，氣體總質(zhì)量不變，若混合氣體的平均相對分子質(zhì)量不變，則反應達到平衡狀態(tài)，正確；f甲烷和二氧化碳屬于可逆反應中不同反應方向的反應物，比值會隨著反應的進行而改變，故當CH4與CO2的物質(zhì)的量之比不再發(fā)生變化，反應達到平衡狀態(tài)；（5）A增大甲烷物質(zhì)的量，NO2的轉(zhuǎn)化率增大，正確；BCO2為生成物，增大CO2的量，平衡逆向移動，NO2的轉(zhuǎn)化率減小，錯誤；C通入物質(zhì)的量之比為12的CH4與NO2的混合氣體，相當于壓強增大，平衡逆向移動，NO2轉(zhuǎn)化率降低，錯誤；DN2為生成物，增大N2的濃度，平衡逆向移動，NO2轉(zhuǎn)化率減小，錯誤。（6）根據(jù)甲烷與氧氣反應生成CO2和H2O寫出該總反應式為：CH4+2O2=CO2+2H2O；該電池正極反應式為：O2+2CO2+4e-=2CO32-，負極反應式為：CH4-8e-+4CO32-=5CO2+2H2O，由此可知，物質(zhì)A為CO2?！敬鸢浮浚?）CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(l)H=890.3kJmol1（2） （3）不（4）cef （5）A （6）CH4+2O2=CO2+2H2O CO24（一）合成氨工藝（流程如圖所示）是人工固氮最重要的途徑。2018年是合成氨工業(yè)先驅(qū)哈伯（PHaber）獲得諾貝爾獎100周年。N2和H2生成NH3的反應為：1/2N2(g)+3/2H2(g)NH3(g)H(298K)=-46.2KJmol1，在Fe催化劑作用下的反應歷程為（*表示吸附態(tài)）化學吸附：N2(g)2N*；H2(g)2H*；表面反應：N*+ H*NH*；NH*+ H*NH2*；NH2*+H*NH3*脫附：NH3*NH3(g)其中，N2的吸附分解反應活化能高、速率慢，決定了合成氨的整體反應速率。請回答：（1）利于提高合成氨平衡產(chǎn)率的條件有_。A低溫B高溫 C低壓 D高壓 E催化劑（2）標準平衡常數(shù)K=NH3/N2/0.5H2/1.5，其中p為標準壓強（1105Pa），PNH3、PN2和PH2為各組分的平衡分壓，如PNH3=xNH3p，p為平衡總壓，xNH3p為平衡系統(tǒng)中NH3的物質(zhì)的量分數(shù)；N2和H2起始物質(zhì)的量之比為13，反應在恒定溫度和標準壓強下進行，NH3的平衡產(chǎn)率為w，則K=_（用含w的最簡式表示）；下圖中可以示意標準平衡常數(shù)K隨溫度T變化趨勢的是_。（3）實際生產(chǎn)中，常用工藝條件，F(xiàn)e作催化劑，控制溫度773K，壓強3.0X105Pa，原料中N2和H2物質(zhì)的量之比為12.8。分析說明原料氣中N2過量的理由_。關于合成氨工藝的下列理解，正確的是_。A合成氨反應在不同溫度下的H和H都小于零B控制溫度（773K）遠高于室溫，是為了保證盡可能的平衡轉(zhuǎn)化率和快的反應速率C當溫度、壓強一定時，在原料氣（N2和H2的比例不變）中添加少量惰性氣體，有利于提高平衡轉(zhuǎn)化率D基于NH3有較強的分子間作用力可將其液化，不斷將液氨移去，利于反應正向進行E分離空氣可得N2，通過天然氣和水蒸氣轉(zhuǎn)化可得H2，原料氣須經(jīng)過凈化處理，以防止催化劑中毒和安全事故發(fā)生。（二）高鐵酸鉀（K2FeO4）可用作水處理劑。某同學通過“化學-電解法”探究的合成，其原理如圖所示。接通電源，調(diào)節(jié)電壓，將一定量Cl2通入KOH溶液，然后滴入含F(xiàn)e3+的溶液，控制溫度，可制得K2FeO4。（1）請寫出“化學法”得到FeO的離子方程式_。（2）請寫出陽極的電極反應式（含F(xiàn)eO）_?！窘馕觥?一)（1）由勒夏特列原理可知，根據(jù)反應12N2(g)32H2(g)NH3(g)H（298K）46.2kJ/mol，為了提高合成氨平衡產(chǎn)率，即平衡正向移動，低溫和高壓符合條件，答案選AD；（2）12N2(g)32H2(g)NH3(g)起始量： 1 3 0轉(zhuǎn)化量： 32平衡量： 1-3-32x(NH3)%=24-2；x(N2)%=1-4-2；x(H2)%=3-34-2K=24-2pp(1-4-2)pp12(3-34-2)pp32，化簡得4(2-)33(1-)2；反應12N2(g)32H2(g)NH3(g)H（298K）46.2kJ/mol為放熱反應，溫度T升高，平衡向逆反應方向移動，K0減小，InK0也減小，InK0與溫度不成正比，故答案選A；（3）由反應12N2(g)32H2(g)NH3(g)可知，加過量氮氣，有利于平衡正向移動，提高H2的轉(zhuǎn)化率以及氨氣的產(chǎn)率，同時根據(jù)題干“N2的吸附分解反應活化能高、速率慢，決定了合成氨的整體反應速率?！笨芍琋2在Fe催化劑上的吸附是決速步驟，適度過量有利于提高整體反應速率。易知A選項正確；控制溫度遠高于室溫是為了保證催化劑的活性，提高反應速率，并非為了保證盡可能高的平衡轉(zhuǎn)化率和快的反應速率，B錯誤；恒壓條件充入少量惰性氣體，相當于減壓，平衡逆向移動，不利于提高平衡轉(zhuǎn)化率，C錯誤；不斷將氨氣液化，生成物濃度降低，有利于平衡正向移動，D正確，當選；通過天然氣和水蒸氣轉(zhuǎn)化制得的H2，由于含有CH4，CO等易燃易爆氣體，容易出現(xiàn)安全隱患，此外CH4，CO可能會與催化劑反應，造成催化劑活性降低，所以必須經(jīng)過凈化處理，E正確。答案選ADE；（二）（1）將一定量C12通入KOH溶液，生成KCl和KClO，KClO具有強氧化性，將Fe3+氧化為FeO42-，然后根據(jù)堿性環(huán)境，配平即可，得到2Fe3+3C1O10OH=2FeO3Cl5H2O或2Fe(OH)3+3C1O4OH=2FeO3Cl5H2O；（2）陽極失電子，反應物為Fe3+產(chǎn)物為FeO，然后根據(jù)堿性環(huán)境及守恒規(guī)則，易寫出Fe3+8OH-3e=FeO4H2O或Fe(OH)3+5OH-3e=FeO4H2O。【答案】(一)（1）AD （2）4(2-)33(1-)2A （3）原料氣中N2相對易得，適度過量有利于提高H2的轉(zhuǎn)化率；N2在Fe催化劑上的吸附是決速步驟，適度過量有利于提高整體反應速率ADE （二）（1）2Fe3+3C1O10OH=2FeO3Cl5H2O或2Fe(OH)3+3C1O4OH=2FeO3Cl5H2O（2）Fe3+8OH-3e=FeO4H2O或Fe(OH)3+5OH-3e=FeO4H2O