高考化学备考 中等生百日捷进提升系列 专题18 以sts信息为线索的理论综合题（含解析）

在学生就要走出校门的时候，班级工作仍要坚持德育先行，继续重视对学生进行爱国主义教育、集体主义教育、行为规范等的教育，认真落实学校、学工处的各项工作要求专题十八 以STS信息为线索的理论综合题解题方法策略考试方向STS信息在现在的高考中有重要的地位，除了在选择题中考查，在全国卷及多个省市卷中都有体现。题目以提供最新的信息，然后氧化还原反应、离子反应、化学反应速率与化学平衡、化学反应与能量的变化、电化学等基本理论，进行综合考查。试题需要较高的分析问题的能力，在复习备考中需要理顺题目中的条件、考查的内容，进行有效合理的解答。经典题例析【例题1】【2015北京卷】研究CO2在海洋中的转移和归宿，是当今海洋科学研究的前沿领域。（1） 溶于海水的CO2主要以4种无机碳形式存在，其中HCO3-占95%，写出CO2溶于水产生HCO3-的方程式： 。（2） 在海洋循环中，通过右图所示的途径固碳。写出钙化作用的离子方程式： 。同位素示踪法证实光合作用释放出的O2只来自于H2O，用18O标记物质的光合作用的化学方程式如下，将其补充完整： + =(CH2O)x+x18O2+xH2O（3）海水中溶解无机碳占海水总碳的95%以上，其准确测量是研究海洋碳循环的基础，测量溶解无机 碳，可采用如下方法：气提、吸收CO2，用N2从酸化后的还说中吹出CO2并用碱液吸收（装置示意图如下），将虚线框中的装置补充完整并标出所用试剂。滴定。将吸收液洗后的无机碳转化为NaHCO3，再用xmol/LHCl溶液滴定，消耗ymlHCl溶液，海水中溶解无机碳的浓度= mol/L。（4）利用右图所示装置从海水中提取CO2，有利于减少环境温室气体含量。结合方程式简述提取CO2的原理： 。用该装置产生的物质处理b室排出的海水，合格后排回大海。处理至合格的方法是 。【答案】（1）CO2+H2OH2CO3，H2CO3HCO3+H+（2）Ca2+2HCO3=CaCO3+CO2+H2OxCO2 2xH218O （3） xy/z（4）a室：2H2O-4e=O2+4H+，H+通过阳离子膜进入b室，发生反应：HCO3+H+=CO2+H2O。c室的反应：2H2O+2e-=2OH-+H2，用c室排出的碱液将从b室排出的酸性海水调节至接近装置入口海水的pH【考点定位】考查盐类水解、方程式书写、化学实验、化学平衡移动、电解、化学计算等。【名师点晴】本题以CO2在海洋中的转移和归宿为素材，考查有关化学反应原理知识，难度不大，要求学生掌握弱电解质的电离、化学方程式的书写以及利用守恒观点配平方程式，第（3）小问责考查学生化学实验设计与计算能力，第（4）问利用电化学利用理论从海水中提取CO2，有利于减少环境温室气体含量，体现了化学与环境保护、理论与实际相结合的特点。【例题2】【2015上海卷】过氧化钙（CaO2）是一种白色、无毒、难溶于水的固体，能杀菌消毒，广泛用于果蔬保鲜、空气净化、污水处理等方面。工业生产过程如下：在NH4Cl溶液中加入Ca(OH)2；不断搅拌的同时加入30% H2O2，反应生成CaO28H2O沉淀；经过陈化、过滤，水洗得到CaO28H2O，再脱水干燥得到CaO2。完成下列填空（1）第步反应的化学方程式为。第步反应的化学方程式为。（2）可循环使用的物质是。工业上常采用Ca(OH)2过量而不是H2O2过量的方式来生产，这是因为。（3）检验CaO28H2O是否洗净的方法是。（4）CaO28H2O加热脱水的过程中，需不断通入不含二氧化碳的氧气，目的是、。（5）已知CaO2在350迅速分解生成CaO和O2。下图是实验室测定产品中CaO2含量的装置（夹持装置省略）。若所取产品质量是m g，测得气体体积为V mL（已换算成标准状况），则产品中CaO2的质量分数为（用字母表示）。过氧化钙的含量也可用重量法测定，需要测定的物理量有。【答案】（1）2NH4Cl+ Ca(OH)2=CaCl2+2NH3H2O。CaCl2+ H2O2+ 8H2O+2 NH3=CaO28H2O+2NH4Cl；（2）NH4Cl；溶液显碱性，就可以抑制CaO28H2O的溶解，从而提高产品的产率。H2O2是弱酸性，会促进CaO28H2O的溶解，对物质的制取不利。（3）取最后一次洗涤溶液，向其中加入AgNO3溶液，再滴加几滴稀硝酸，若无白色沉淀产生，就证明洗涤干净，否则没有洗涤干净。（4）抑制CaO28H2O分解，防止过氧化钙与二氧化碳反应。（5）；样品质量、完全分解后剩余固体的质量。【考点定位】考查CaO2 的制取原理、操作、及物质洗涤、纯度的测量的知识。 【名师点睛】物质反应时反应条件不同，发生的反应不同，要结合反应条件及物质的性质书写相应的反应方程式。在物质制取时，要从平衡移动角度分析反应条件的控制的意义，应用物质的量的有关关系、元素在反应中的守恒关系进行物质纯度计算。 解题方法与策略 该类试题考查的内容广泛，涉及到化学中主要理论，在解题过程中要理清思路，找出考点要求，运用恰当的思路方法进行解答。一般解答的流程为：这类试题一般解题方法为：寻找隐含信息审题析题答题（1）解读表格信息，找出前后关联。（2）解读STS信息，找出绿色化学思想建立解题框架（1）离子浓度计算解题框架：根据溶液呈电中性原理，写出电荷守恒关系式，再求算或比较离子浓度大小（2）盖斯定律应用的解题框架：先写出目标方程式，然后建立目标方程式和已知方程式之间的关系（运算），焓变以相同的方式处理。（3）化学平衡常数的计算解题框架：先根据题意写出反应方程式，再写出平衡常数表达式，最后将各物质的平衡浓度代入表达式进行计算规范使用术语规范答题包括区分元素符号的大小写，书写热化学方程式，注明物质的聚集状态和反应热，化学基本概念或专业术语不能写错别字等。跟踪训练1氨是合成硝酸、铵盐和氮肥的基本原料，请问：（1）氨的水溶液显弱碱性，其原因为 （用离子方程式表示），0.1 molL-1的氨水中加入少量的NH4Cl固体，溶液的PH （填“升高”或“降低”）；若加入少量的明矾，溶液中的NH4+的浓度 （填“增大”或“减小”）。（2）硝酸铵加热分解可得到N2O和H2O，250时，硝酸铵在密闭容器中分解达到平衡，该分解反应的化学方程式为 ，平衡常数表达式为 ；若有1mol硝酸铵完全分解，转移的电子数为 mol。（3）由N2O和NO反应生成N2和NO2的能量变化如图所示， 若生成1mol N2，其H= kJmol-1。【答案】（1）NH3H2ONH4+OH- ；减小；增大 （2）NH4NO3N2O+2H2O；c(N2O)c(H2O)2；4 （3）-139【考点定位】考查弱电解质的电离平衡，化学方程式的书写，化学反应与能量的关系。【名师点睛】本题考查弱电解质的电离平衡的判断，化学方程式的书写，化学反应与能量的关系。以氨气、硝酸铵和氮的氧化物为载体考查弱电解质电离平衡的影响因素、平衡常数表达式的书写、氧化还原反应电子转移的数目等。考查学生分析问题、解决问题的能力。题目较综合，难度中等。以元素化合物知识为载体考查基本概念和基本原理是高考中的热点，每年都占很大比例。2合理应用和处理氮的化合物，在生产生活中有重要意义。（1）尿素CO(NH2)2是一种高效化肥，也是一种化工原料。以尿素为原料在一定条件下发生反应：CO(NH2)2 (s) + H2O(l)2 NH3(g)+CO2(g)H+133.6 kJ/mol。该反应的化学平衡常数的表达式K 。关于该反应的下列说法正确的是 （填序号）。a. 从反应开始到平衡时容器中混合气体的平均相对分子质量保持不变b. 在平衡体系中增加水的用量可使该反应的平衡常数增大c. 降低温度使尿素的转化率增大尿素在一定条件下可将氮的氧化物还原为氮气。结合中信息，尿素还原NO(g)的热化学方程式是 。密闭容器中以等物质的量的NH3和CO2为原料，在120 、催化剂作用下反应生成尿素：CO2(g) +2NH3(g)CO (NH2)2 (s) +H2O(g)，混合气体中NH3的物质的量百分含量（NH3）随时间变化关系如图所示。则a点的正反应速率v正（CO2） b点的逆反应速率nv（逆）（CO2）（填“”、“=”或“_。【答案】（1）c2(NH3)c(CO2) a 2CO(NH2)2(s) + 6NO(g)5 N2(g) + 2CO2(g) + 4H2O(l) DH-1804.7kJ/mol ；0.75 （2）2NO2 +CO32CO2 +NO2+NO3 c(NO3)c(NO2)c(OH-)c (H+)考点：考查化学平衡的相关知识，涉及平衡常数，反应速度及平衡的移动等。另外还考查了溶液中弱酸根离子的水解。3火力发电厂释放出大量氮氧化合物（NOx）、SO2和CO2等气体会造成环境问题。对燃煤废气进行脱硝、脱硫和脱碳等处理，可实现绿色环保、节能减排、废物利用等目的。（1）脱硝。利用甲烷催化还原NOx：CH4(g） 4NO2(g）4NO(g） CO2(g） 2H2O(g） H1574 kJ/molCH4(g） 4NO(g）2N2(g） CO2(g） 2H2O(g） H21160 kJ/mol甲烷直接将NO2还原为N2的热化学方程式为 。（2）脱碳。将CO2转化为甲醇：CO2(g)3H2(g) CH3OH(g)H2O(g） H3 在一恒温恒容密闭容器中充入1 mol CO2和3 mol H2进行上述反应。测得CO2和CH3OH(g)浓度随时间变化如图1所示。回答：010 min内，氢气的平均反应速率为 mol/(Lmin)；第10 min后，保持温度不变，向该密闭容器中再充入1 mol CO2(g)和1 mol H2O(g)，则平衡 （填“正向”、“逆向”或“不”）移动。如图2，25时以甲醇燃料电池（电解质溶液为稀硫酸）为电源来电解300mL 某NaCl溶液，正极反应式为 。在电解一段时间后，NaCl溶液的pH值变为13（假设NaCl溶液的体积不变），则理论上消耗甲醇的物质的量为 mol。取五份等体积的CO2和H2的混合气体（物质的量之比均为13），分别加入温度不同、容积相同的恒容密闭容器中，发生上述反应，反应相同时间后，测得甲醇的体积分数（CH3OH）与反应温度T的关系曲线如图3所示，则上述CO2转化为甲醇的反应的H3 0（填“”、“”或“”）。（3）脱硫。燃煤废气经脱硝、脱碳后，与一定量氨气、空气反应，生成硫酸铵。硫酸铵水溶液呈酸性的原因是 (用离子方程式表示)；室温时，向(NH4)2SO4,溶液中滴人NaOH溶液至溶液呈中性，则所得溶液中微粒浓度大小关系c(Na） c(NH3H2O)。（填“”、“”或“”）【答案】（1）CH4（g）+2NO2（g）=N2（g）+CO2（g）+2H2O（g）H-867kJ/mol（2）0.225；正向 O2+ 4e+ 4H+2H2O；0.005 （3）NH4+H2ONH3H2O+H+；【考点定位】本题主要是考查盖斯定律的应用，化学反应速率的计算，平衡移动，氧化还原反应的计算，电荷守恒和物料守恒规律的应用【名师点睛】该题的难点是分析图像，有关化学平衡、化学反应速率的图表题一直是高考关注的热点，在审题时，一般采用“看特点，识图像，想原理，巧整合”四步法。第一步：看特点。即分析可逆反应化学方程式，观察物质的状态、气态物质分子数的变化(正反应是气体分子数增大的反应，还是气体分子数减小的反应)、反应热(正反应是放热反应，还是吸热反应)等。第二步：识图像。即识别图像类型，横坐标和纵坐标的含义、线和点(平台、折线、拐点等)的关系。利用规律“先拐先平，数值大”判断，即曲线先出现拐点，先达到平衡，其温度、压强越大。第三步：想原理。联想化学反应速率、化学平衡移动原理，特别是影响因素及使用前提条件等。第四步：巧整合。图表与原理整合。逐项分析图表，重点看图表是否符合可逆反应的特点、化学反应速率和化学平衡原理。而判断溶液中离子浓度大小关系时关键是灵活应用电荷守恒和物料守恒以及质子守恒。4“低碳循环”引起各国的高度重视，而如何降低大气中CO2的含量及有效地开发利用CO2，引起了全世界的普遍重视。所以“低碳经济”正成为科学家研究的主要课题。（1）将不同量的CO(g)和H2O(g)分别通入到体积为 2 L的恒容密闭容器中，进行反应CO(g)H2O(g)CO2(g)H2(g)，得到如下两组数据：实验组温度/起始量/mol平衡量/mol达平衡所需时间/minCOH2OH2CO1650421.62.462900210.41.63 实验1条件下平衡常数K1=（保留2位小数，下同）；实验2中以v(CO)表示的反应速率为_，该反应的逆反应为（填“吸热”或“放热”）反应，实验2条件下化学平衡常数K2_K1（填“”、“”或“”）；（2）已知在常温常压下：2CH3OH(l)3O2(g)=2CO2(g)4H2O(g) H1275.6 kJ/mol2CO(g)+O2(g)=2CO2(g) H566.0 kJ/molH2O(g)= H2O(l) H44.0 kJ/mol写出甲醇不完全燃烧生成一氧化碳和液态水的热化学方程式 ；（3）某实验小组依据甲醇燃烧的反应原理，设计如右图所示的电池装置。该电池负极的电极反应为 ；该电池工作时，溶液中的OH向_极移动。【答案】（1）2.67 （2分） 0.07 mol/(Lmin) （2分），吸热（2分） （2分）（2）CH3OH(l)O2(g)=CO(g)+2H2O(l) H442.8 kJ/mol（3分）（3）CH3OH6e8OH=CO32+6H2O（2分） 负（2分） 考点：考查可逆反应计算、外界条件对平衡状态的影响、盖斯定律应用及电化学应用 5尿素是蛋白质代谢的产物，也是重要的化学肥料。工业合成尿素反应如下：2NH3(g)+CO2(g)CO(NH2)2(s)+H2O(g)(1)在一个真空恒容密闭容器中充入CO2和NH3发生上述反应合成尿素，恒定温度下混合气体中的氨气含量如图所示。A点的正反应速率v正(CO2)_B点的逆反应速率v逆(CO2)(填“”、“”或“”)；氨气的平衡转化率为_。（2）氨基甲酸铵是合成尿素的一种中间产物。将体积比为2:1的NH3和CO2混合气体充入一个容积不变的真空密闭容器中，在恒定温度下使其发生下列反应并达到平衡：2NH3(g)CO2(g) NH2COONH4(s)将实验测得的不同温度下的平衡数据列于下表：温度()15.020.025.030.035.0平衡气体总浓度 (103mol/L)2.43.44.86.89.4关于上述反应的焓变、熵变说法正确的是（ ） A.H0 ，S0B.H0， S0 C.H0， S0D.H0， S0关于上述反应的平衡状态下列说法正确的是_。A.分离出少量的氨基甲酸铵，反应物的转化率将增大B.平衡时降低体系温度，CO2的体积分数下降C.NH3的转化率始终等于CO2的转化率D.加入有效的催化剂能够提高氨基甲酸铵的产率氨基甲酸铵极易水解成碳酸铵，酸性条件水解更彻底。将氨基甲酸铵粉末逐渐加入1L0.1mol/L的盐酸溶液中直到pH=7(室温下，忽略溶液体积变化)，共用去0.052mol氨基甲酸铵，此时溶液中几乎不含碳元素。此时溶液中c(NH4+) ；（填具体数值）NH4+水解平衡常数值为 。（3）化学家正在研究尿素动力燃料电池，尿液也能发电！用这种电池直接去除城市废水中的尿素，既能产生净化的水又能发电。尿素燃料电池结构如图所示，写出该电池的负极反应式： 。【答案】 (1)大于(1分)；75% (2分) (2)A (1分) C (1分) 0.1mol/L (2分) ； 410-9 (2分) (3)CO(NH2 )2 +H2O - 6e= CO2+N2+ 6H+(2分)氨气的平衡转化率6n/8n100%=75%。考点：考查工业合成尿素的原理，影响平衡状态的因素，原电池的工作原理等知识。6. 食盐中的抗结剂是亚铁氰化钾，其化学式为K4Fe(CN)6 3H2O。42.2gK4Fe(CN)6 3H2O(M=422g/mol)样品受热脱水过程的热重曲线(样品质量随温度的变化曲线)如下图所示。(1)试确定150时固体物质的化学式为_。(2)在25下，将a molL-1的KCN(pH7)溶液与001molL-1的盐酸等体积混合，反应平衡时，测得溶液pH=7，则KCN溶液的物质的量浓度a_001molL-1(填“”、“”或“”)；用含a的代数式表示HCN的电离常数Ka_。(3)在Fe2+、Fe3+的催化作用下，可实现2SO2+O2+2H2O=2H2SO4的转化。已知，含SO2的废气通入Fe2+、Fe3+的溶液时，其中一个反应的离子方程式为4Fe2+ O2+ 4H+= 4Fe3+ 2H2O，则另一反应的离子方程式为。 (4)不同浓度的硫酸与锌反应时，硫酸可以被还原为SO2，也可被还原为氢气。为了验证这一事实，某同学拟用下图装置进行实验(实验时压强为10lkPa，温度为0)。(I)若在烧瓶中投入d g锌，加入一定量的c molL浓硫酸V L，充分反应后锌有剩余，测得氢氧化钠洗气瓶增重mg，则整个实验过程产生的气体中n(H2)_(用含字母的代数式表示)。若撤走盛有无水氯化钙的U型管，n(SO2)/n(H2)的数值将 (填偏大、偏小或无影响)。(II)在硫酸中加入硫酸铜可以加快氢气的生成速率的原因：_。(III)为进一步探究硫酸铜的量对氢气