2020高考化学 冲刺素养提升专项练（八）（含解析）

素养提升专项练 (八) (建议用时50分钟)1.“绿水青山就是金山银山”,近年来,绿色发展、生态保护成为中国展示给世界的一张新“名片”。汽车尾气是造成大气污染的重要原因之一,减少氮的氧化物在大气中的排放是环境保护的重要内容之一。请回答下列问题:(1)已知:n2(g)+o2(g)2no(g)h1=+180.5 kjmol-1c(s)+o2(g)co2(g)h2=-393.5 kjmol-12c(s)+o2(g)2co(g)h3=-221 kjmol-1若某反应的平衡常数表达式为k=c(n2) c2(co2)c2(no) c2(co),则此反应的热化学方程式为 。(2)n2o5在一定条件下可发生分解:2n2o5(g)4no2(g)+o2(g),某温度下恒容密闭容器中加入一定量n2o5,测得n2o5浓度随时间的变化如下表:t/min012345c(n2o5)/(moll-1)1.000.710.500.350.250.17反应开始时体系压强为p0,第2 min时体系压强为p1,则p1p0=_。25 min内用no2表示的该反应的平均反应速率为 。一定温度下,在恒容密闭容器中充入一定量n2o5进行该反应,能判断反应已达到化学平衡状态的是_(填字母)。a.no2和o2的浓度比保持不变b.容器中压强不再变化c.2v正(no2)=v逆(n2o5)d.气体的密度保持不变(3)kp是用反应体系中气体物质的分压来表示的平衡常数,即将k表达式中平衡浓度用平衡分压代替。已知反应:no2(g)+co(g)no(g)+co2(g),该反应中正反应速率v正=k正p(no2)p(co),逆反应速率v逆=k逆p(no)p(co2),其中k正、k逆为速率常数,则kp为_(用k正、k逆表示)。(4)如图是密闭反应器中按n(n2) n(h2)=13投料后,在200 、400 、600 下,合成nh3反应达到平衡时,混合物中nh3的物质的量分数随压强的变化曲线,已知该反应为放热反应。曲线a对应的温度是_。m点对应的h2的转化率是_。(5)工业上常用氨水吸收二氧化硫,可生成(nh4)2so3。判断常温下(nh4)2so3溶液的酸碱性并说明判断依据:。(已知:nh3h2o的kb=1.810-5;h2so3的ka1=1.310-2,ka2=6.310-8。)(6)氨气是合成众多含氮物质的原料,利用h2n2生物燃料电池,科学家以固氮酶为正极催化剂、氢化酶为负极催化剂,x膜为隔膜,在室温条件下实现了合成nh3的同时还获得电能。其工作原理图如图:则x膜为_交换膜,正极上的电极反应式为 。【解析】(1)若某反应的平衡常数表达式为k=c(n2)c2(co2)c2(no)c2(co),该反应为2no(g)+2co(g)n2(g)+2co2(g),n2(g)+o2(g)2no(g)h1=+180.5 kjmol-1c(s)+o2(g)co2(g)h2=-393.5 kjmol-12c(s)+o2(g)2co(g)h3=-221 kjmol-1由盖斯定律计算2-得到2no(g)+2co(g)n2(g)+2co2(g)h=-746.5 kj mol-1。(2)2n2o5(g)4no2(g)+o2(g)开始(moll-1) 1.00 0 0反应(moll-1) 0.5 1 0.252 min(moll-1) 0.5 1 0.25反应前后气体的压强之比等于其物质的量之比,所以p1p0=(0.5+1+0.25) mol1.00 mol=74(或1.751),25 min内用no2表示的该反应的平均反应速率为v(no2)=0.66moll-13min=0.22 moll-1min-1;no2和o2的浓度比始终保持不变,不能确定反应是否达到化学平衡状态,a项错误;该反应是气体体积增大的反应,容器中的压强不断地发生变化,当容器中压强不再变化,反应已达到化学平衡状态,b项正确;v正(no2)=2v逆(n2o5)才表明达到化学平衡状态,c项错误;在恒容的条件下,该反应气体的密度始终保持不变,不能确定反应是否达到化学平衡状态,d项错误。(3)平衡时正逆反应速率相等,由正反应速率v正=k正p(no2)p(co),逆反应速率v逆=k逆p(no)p(co2),联立可得kp=k正k逆。(4)合成氨反应放热,温度越低氨气的百分含量越高,所以,曲线a对应的温度是200 。按1 mol n2与3 mol h2反应,设n2反应的物质的量为xn2(g)+3h2(g)2nh3(g)反应前(mol)13 0反应(mol)x3x 2x平衡时(mol)1-x3-3x2x据题意m点时:2x1-x+3-3x+2x=60%,x=34,则氢气的转化率为3343100%=75%。(5)铵根离子水解使溶液显酸性,亚硫酸根离子水解使溶液显碱性,铵根离子水解得到氨水,亚硫酸根离子水解得到亚硫酸氢根离子,亚硫酸根离子是h2so3的第二步电离,由于kb(nh3h2o)ka2,说明氨水比亚硫酸氢根离子的电离能力强,根据越弱越水解,铵根离子的水解程度小于亚硫酸根离子的水解程度,故溶液显碱性。(6)由图知,正极上n2转化为nh3时需要结合氢离子,故负极上生成的h+应移向正极,x膜为质子交换膜或阳离子交换膜,n2在正极上得到电子后转化为nh3。答案:(1)2no(g)+2co(g)n2(g)+2co2(g)h=-746.5 kj mol-1(2)74(或1.751)0.22 moll-1min-1b(3)k正k逆(4)200 75%(5)显碱性,因为kb(nh3h2o)ka2(h2so3),所以so32-水解程度大(或其他合理解释)(6)质子n2+6e-+6h+2nh32.(2020惠州模拟)氮的化合物在生产生活中广泛存在。键能/(kjmol-1)391243191431化学键n-hcl-cln-clh-cl(1)氯胺(nh2cl)的电子式为_。可通过反应nh3(g)+cl2(g)nh2cl(g)+hcl(g)制备氯胺,已知部分化学键的键能如表所示,则上述反应的h=_。nh2cl与水反应生成强氧化性的物质,可作长效缓释消毒剂,该反应的化学方程式为 。(2)用焦炭还原no的反应为2no(g)+c(s)n2(g)+co2(g),向容积均为1 l的甲、乙、丙三个恒容恒温(反应温度分别为400 、400 、t )容器中分别加入足量的焦炭和一定量的no,测得各容器中n(no)随反应时间t的变化情况如下表所示:t/min04080120160n(no)(甲容器,400 )/mol2.001.501.100.600.60n(no)(乙容器,400 )/mol1.000.800.650.530.45n(no)(丙容器,t )/mol2.001.000.500.500.50该正反应为_(填“放热”或“吸热”)反应。乙容器在200 min达到平衡状态,则0200 min内用no的浓度变化表示的平均反应速率v(no)=_。(3)用焦炭还原no2的反应为2no2(g)+2c(s)n2(g)+2co2(g),在恒温条件下,1 mol no2和足量c发生该反应,测得平衡时no2和co2的物质的量浓度与平衡总压的关系如图所示:a、b两点的浓度平衡常数关系:kc(a)_kc(b)(填“”或“=”)。a、b、c三点中no2的转化率最低的是 (填“a”“b”或“c”)点。计算c点时该反应的压强平衡常数kp(c)=_(kp是用平衡分压代替平衡浓度计算,分压=总压物质的量分数)。【解析】(1)氯胺(nh2cl)为共价化合物,电子式为hnhcl;反应热h=反应物的键能之和-生成物的键能之和=(3391+243)-(2391+191+431)=+12(kjmol-1);nh2cl与水反应生成氨气和具有强氧化性的次氯酸,可作长效缓释消毒剂,反应的化学方程式为nh2cl+h2onh3+hclo;(2)根据数据,甲、丙容器中no的起始量相同, t 反应先达到平衡,则t 400 ,达到平衡时,t no的量小于400 时no的量,说明温度升高,平衡正向移动,该反应为吸热反应;根据2no(g)+c(s)n2(g)+co2(g)可知,该反应前后气体体积不变,相同温度下,甲与乙为等效平衡,故乙平衡时no的物质的量为甲平衡时的一半,为0.3 mol,则0200 min内用no的浓度变化表示的平均反应速率v(no)=(1-0.3)mol1 l200min=0.003 5 moll-1min-1;(3)a、b两点的温度相同,平衡常数只与温度有关;该反应是一个气体体积增大的反应,增大压强,平衡逆向移动,故a、b、c三点中no2的转化率最低的是b点;设生成二氧化碳2x mol,由题意建立如下三段式:2no2(g)+2c(s)n2(g)+2co2(g)起始物质的量:1 0 0转化物质的量:2x x 2x平衡物质的量:1-2x x 2xc点时no2和co2浓度相等,则1-2x=2x,解得:x=0.25,因c点时no2和co2浓度相等,则no2和co2的分压也相等,即kp(no2)=kp(co2),200.5mol1.25mol=8 mpa,kp(n2)=200.25mol1.25mol=4 mpa, kp(c)=kp(n2)kp2(co2)kp2(no2) =kp(n2)=4 mpa;答案:(1)hnhcl+12 kjmol-1nh2cl+h2onh3+hclo(2)吸热0.003 5 moll-1min-1(3) = b4 mpa3.(2019北京高考)氢能源是最具应用前景的能源之一,高纯氢的制备是目前的研究热点。(1)甲烷水蒸气催化重整是制高纯氢的方法之一。反应器中初始反应的生成物为h2和co2,其物质的量之比为41,甲烷和水蒸气反应的方程式是。已知反应器中还存在如下反应:.ch4(g)+h2o(g)co(g)+3h2(g)h1.co(g)+h2o(g)co2(g)+h2(g)h2.ch4(g)c(s)+2h2(g)h3为积炭反应,利用h1和h2计算h3时,还需要利用_反应的h。反应物投料比采用n(h2o)n(ch4)=41,大于初始反应的化学计量数之比,目的是_(选填字母序号)。a.促进ch4转化b.促进co转化为co2c.减少积炭生成用cao可以去除co2。h2体积分数和cao消耗率随时间变化关系如下图所示。从t1时开始,h2体积分数显著降低,单位时间cao消耗率_(填“升高”“降低”或“不变”)。此时cao消耗率约为35%,但已失效,结合化学方程式解释原因: 。(2)可利用太阳能光伏电池电解水制高纯氢,工作示意图如下。通过控制开关连接k1或k2,可交替得到h2和o2。制h2时,连接_。产生h2的电极反应式是 。改变开关连接方式,可得o2。结合和中电极3的电极反应式,说明电极3的作用: 。【解析】(1)由于生成物为h2和co2,其物质的量之比为41,反应物是甲烷和水蒸气,因而反应方程式为ch4+2h2o4h2+co2。-可得ch4(g)+co2(g)2co(g)+2h2(g),设为,用-可得c(s)+co2(g)2co(g),因此还需利用c(s)+co2(g)2co(g)反应的焓变或计算可得ch4(g)+2h2o(g)co2(g)+4h2(g),设为,用-可得c(s)+2h2o(g)co2(g)+2h2(g)。初始反应n(h2o)n(ch4)=41,说明加入的水蒸气过量,又反应器中反应都存在一定可逆性,根据反应知水蒸气浓度越大,甲烷的转化率越高,a正确;根据反应知水蒸气浓度越大,co的转化率越高,b正确;和产生氢气,使得氢气浓度变大,抑制反应,积炭生成量减少,c正确。t1时cao消耗率曲线斜率减小,因而单位时间内cao的消耗率降低。(2)电极生成h2时,根据电极放电规律可知h+得到电子变为氢气,因而电极须连接负极,因而制取h2时,连接k1,该电池在碱性溶液中,由h2o提供h+,电极反应式为2h2o+2e-h2+2oh-。制h2时,电极3发生反应:ni(oh)2+oh-e-niooh+h2o。制o2时,上述电极反应逆向进行,使电极3得以循环使用。答案:(1)ch4+2h2o4h2+co2c(s)+2h2o(g)co2(g)+2h2(g)或c(s)+co2(g)2co(g)a、b、c 降低cao+co2caco3,caco3覆盖在cao表面,减少了co2与cao的接触面积(2)k12h2o+2e-h2+2oh-制h2时,电极3发生反应:ni(oh)2+oh-e-niooh+h2o。制o2时,上述电极反应逆向进行,使电极3得以循环使用4.(2020唐山模拟)某小组同学探究物质的溶解度大小与沉淀转化方向之间的关系。已知:物质baso4baso3agiagcl溶解度/g(20 )2.410-41.410-33.010-71.510-4(1)探究baco3和baso4之间的转化,实验操作:实验说明baco3全部转化为baso4,依据的现象是加入盐酸后,_。实验中加入稀盐酸后发生反应的离子方程式是_。实验说明沉淀发生了部分转化,结合baso4的沉淀溶解平衡解释原因: 。(2)探究agcl和agi之间的转化,实验:实验:在试管中进行溶液间反应时,同学们无法观察到agi转化为agcl,于是又设计了如下实验(电压表读数:acb0)。装置步骤电压表读数.如图连接装置并加入试剂,闭合ka.向b中滴入agno3(aq),至沉淀完全b.再向b中投入一定量nacl(s)c.重复,再向b中加入与等量nacl(s)a注:其他条件不变时,参与原电池反应的氧化剂(或还原剂)的氧化性(或还原性)越强,原电池的电压越大;离子的氧化性(或还原性)强弱与其浓度有关。 实验证明了agcl转化为agi,甲溶液可以是_(填序号)。a. agno3溶液b. nacl溶液c. ki溶液 实验的步骤中,b中石墨上的电极反应式是 。 结合信息,解释实验中ba的原因: 。 实验的现象能说明agi转化为agcl,理由是 。【解析】(1)因为baco3能溶于盐酸,放出co2气体,baso4不溶于盐酸,所以实验说明全部转化为baso4,依据的现象是加入盐酸后,沉淀不溶解或无明显现象; 实验是bacl2中加入na2so4和na2co3产生baso4和baco3,再加入稀盐酸有少量气泡产生,沉淀部分溶解,是baco3和盐酸发生反应产生此现象,所以反应的离子方程式为baco3+ 2h+ba2+ + co2+ h2o; 由实验知a溶液为3滴0.1 moll-1bacl2,b为2 ml 0.1 moll-1的na2so4溶液,根据ba2+ so42-baso4,所以溶液中存在着baso4 (s)ba2+(aq)+ so42-(aq),当加入浓度较高的na2co3溶液,co32-与ba2+结合生成baco3沉淀,使上述平衡向右移动。所以baso4沉淀也可以转化为baco3沉淀。(2)甲溶液可以是nacl溶液,滴入少量的agno3溶液后产生白色沉淀,再滴入ki溶液有黄色沉淀产生。说明有agcl转化为agi,故答案为b; 实验的步骤中,b中为0.01 moll-1的ki溶液,a中为0.1 moll-1的agno3溶液,ag+具有氧化性,作原电池的正极,i-具有还原性,作原电池的负极,所以b中石墨上的电极反应式是2i- - 2e-i2; 由于agi的溶解度小于agcl,b中加入agno3溶液后,产生了agi沉淀,使b的溶液中c(i-)减小,i-还原性减弱,根据已知其他条件不变时,参与原电池反应的氧化剂(或还原剂)的氧化性(或还原性)越强,原电池的电压越大,而离子的浓度越大,离子的氧化性(或还原性)强。 所以实验中bb,说明c(i-)的浓度增大,说明发生了agi + cl-agcl + i-反应,平衡向右移动,c(i-)增大。答案:(1)沉淀不溶解或无明显现象 baco3+ 2h+ba2+ + co2+ h2obaso4在溶液中存在baso4(s)ba2+(aq)+so42- (aq),当加入浓度较高的na2co3溶液,co32-与ba2+结合生成baco3沉淀,使上述平衡向右移动(2)b 2i-2e-i2由于生成agi沉淀使b的溶液中c(i-)减小,i-还原性减弱实验表明cl-本身对该原电池电压无影响,则cb说明加入cl-使c(i-)增大,证明发生了agi + cl-agcl + i-5.(2020唐山模拟)研究nox、so2等大气污染物的妥善处理在环境保护方面具有重要意义。(1)so2的排放主要来自煤的燃烧,工业上常用氨水吸收法处理尾气中的so2。已知吸收过程中相关反应的热化学方程式如下:so2(g)+nh3h2o(aq)nh4hso3(aq)h1=a kjmol-1;nh3h2o(aq)+ nh4hso3(aq)(nh4)2so3(aq)+h2o(l)h 2=b kjmol-1;2(nh4)2so3(aq)+o2(g)2(nh4)2so4(aq)h 3=c kjmol-1。则反应2so2(g)+4nh3h2o(aq)+o2(g)2(nh4)2so4(aq)+2h2o(l)的h=kjmol-1。(2)以乙烯(c2h4)作为还原剂脱硝(no),脱硝机理如图1,则总反应的化学方程式为_;脱硝率与温度、负载率(分子筛中催化剂的质量分数)的关系如图2,为达到最佳脱硝效果,应采用的条件是 。(3)t1温度时在容积为2 l的恒容密闭容器中发生反应:2no(g)+o2(g)2no2(g)h”“”或“=”)。(4)已知:n2(g)+o2(g)2no(g)h=+181.5 kjmol-1 ,某科研小组尝试利用固体表面催化工艺进行no的分解。若用和分别表示n2、no、o2和固体催化剂,在固体催化剂表面分解no的过程如图所示。从吸附到解吸的过程中,能量状态最低的是 (填字母序号)。(5)利用电解法处理高温空气中稀薄的no(o2浓度约为no浓度的10倍),装置示意图如下,固体电解质可传导o2-。阴极的电极反应式为 。消除一定量的no所消耗的电量远远大于理论计算量,可能的原因是(不考虑物理因素) 。【解析】(1)3个反应依次编号,根据盖斯定律,将2+2+可得2so2(g)+4nh3h2o(aq)+o2(g)2(nh4)2so4(aq)+2h2o(l)的h=(2a+2b+c) kjmol-1;(2)根据图1可以知道,在催化剂的作用下,c2h4与no、o2反应最终生成n2、co2、h2o,反应总方程式为6no+3o2+2c2h43n2+4co2+4h2o;由图可知,b曲线的最高点处,脱硝率高,负载率低,温度适宜,适宜条件为350 、负载率3.0%;(3)根据v(正)=v(no)消耗=2v(o2)消耗= k正c2(no)c(o2),得出k正=v(no)消耗/c2(no)c(o2),根据v(逆)=v(no2)消耗= k逆c2(no2),得出k逆=v(no2)消耗/c2(no2),因为v(no)消耗=v(no2)消耗,所以k正/k逆= c2(no2)/ c2(no)c(o2)=k,表格中初始物质的量:n(no)=1 mol,n(o2)=0.6 mol,体积为2 l,则列出三段式如下:2no(g)+o2(g)2no2(g)起(moll-1)0.5 0.30转(moll-1)0.4 0.20.4平(moll-1)0.1 0.10.4k= c2(no2)/c2(no)c(o2)= (0.4 moll-1)2/(0.1 moll-1)2(0.1 moll-1)=160 lmol-1;若将容器的温度改变为t2时其k正=k逆,则k=1160,因反应:2no(g)+o2(g)2no2(g)ht1;(4)ab是no断键转化为氮原子和氧原子,bc是氮原子与氮原子结合转化为氮气,氧原子与氧原子结合转化为氧气,断键吸热,成键放热,故能量最低的状态是c处;(5)阴极是no得到电子生成o2-和n2,其电极反应式为2no +4e-n2+ 2o2-;因o2浓度约为no浓度的十倍,且电解装置下电极板上存在o2,容易在阴极发生副反应:o2+4e-2o2-,导致耗能远高于理论值。答案:(1) 2a+2b+c(2)6n