备战高考化学化学反应与能量大题培优附答案解析

1、备战高考化学化学反应与能量(大题培优)附答案解析 一、化学反应与能量练习题(含详细答案解析) 1 .氧化锌工业品广泛应用于橡胶、涂料、陶瓷、化工、医药、玻璃和电子等行业，随着工业的飞速发展，我国对氧化锌的需求量日益增加，成为国民经济建设中不可缺少的重要基础化工原料和新型材料。用工业含锌废渣(主要成分为ZnO,还含有铁、铝、铜的氧化 物，物，Mn2、Pb2、Cd2等)制取氧化锌的工艺流程如图所示： 已知：相关金属离子cMn0.lgmol/L生成氢氧化物沉淀的pH如下表所示: Fe1 F产 Al计 Mni+ Zn3+ Cd* Cd1+ 开端沉淀的PH 1.5 6.3 工4 8,1 6.2 氏0 7

2、rA 觇淀完全的 PH 2.8 4.7 10.1 8.2 8.0 9.4 回答下列问题： 1为调节溶液的pH,则试剂X为(填化学式)， 2除杂时加入高镒酸钾的作用是,发生反应的离子方程式为。 3过滤”所得滤渣的主要成分是(填化学式)。 4写出碳化合成”的化学方程式：；碳化合成”过程需纯碱稍过量，请设计实验方案证明纯碱过量：。 【答案】ZnO或Zn(OH)2或ZnCOs除去Mn2 一一一一一一2一一一一一一一一一一一一 2MnO43Mn22H2O5MnO24HFe(OH)3、Al(OH)3、MnO2 3Zn(NO3)23Na2CO33H2OZnCO3?2Zn(OH)2H2O2CO26NaNO3或

3、 3Zn(NO3)25Na2cO35H2OZnCO32ZnOH)2H2O4NaHCO36NaNO3 静置，取少许上层清液继续滴加纯碱溶液，若无沉淀产生，则证明纯碱过量(或静置，取 少许上层清液滴加CaCl2溶液，若有白色沉淀产生，则证明纯碱过量) 【解析】 【分析】 1根据除杂的同时不要掺入新的杂质考虑； 2加入高镒酸钾的作用是将Mn2转化为MnO2沉淀，除去Mn2； 3由1、2知，过滤”所得滤渣； 4碳化合成”时加入W2CO3,产物为ZnCO32Zn(OH)2?0,写出化学方程式。 【详解】 1加入试剂X的目的是调节溶液的pH,使Fe3、Al3生成沉淀除去，为不引入新的杂 质离子，可加入Zn

4、O、Zn(OH)2、ZnCO3等； 2加入高镒酸钾的作用是将Mn2转化为MnO2沉淀，除去Mn2,反应的离子方程式为 一一一一一一2一一一一 2MnO43Mn22H2O5MnO24H； 3由1、2知，过滤”所得滤渣的主要成分是Fe(OH)3、Al(OH)3、MnO?； 4碳化合成”时加入Na2CO3,产物为ZnCO32Zn(OH)22。，反应的化学方程式为 3Zn(NO3)23Na2CO33H2OZnCO32Zn(OH)2TH2O2CO26NaNO3或 3Zn(NO3)25Na2CO35H2OZnCO3堂堂Zn(OH)2n2O4NaHCO36NaNO3(Na2CO3 过量时)；若Na2CO3不

5、足时，溶?中还有Zn(NO3)2,继续滴加NazCOs溶液有沉淀产 2 生，或Na2CO3过量时，可检验溶液中的CO3,具体万法为：静置，取少许上层清放继 续滴加纯碱溶液，若无沉淀产生，则证明纯碱过量(或静置，取少许上层清液滴加CaCl2 溶液，若有白色沉淀产生，则证明纯碱过量)。 2 .1以CO2和NH3为原料合成尿素是利用CO2的成功范例。在尿素合成塔中的主要反 应可表不如下： 反应I：2NH3gCO2gUNH2COONH4s卜 反应n：NH2COONH4s二CO(NH2)2sH2Og通Q72.49kJ/mol 总反应：2NH3gCO2g；CO(NH2)2sH2Og2也G86.98kJ/m

6、ol请回答下列问题： 反应I的/1。 在(填高温”或低温”)情况下有利于反应n的自发进行。 2氨法溶浸氧化锌烟灰制取高纯锌的工艺流程如图所示。溶浸后氧化锌烟灰中锌、铜、 2222 镉、神兀素分别以Zn(NH3)4、Cu(NH3)4、Cd(NH3)4、AsCl5的形式存在。 一一谑液一匝司一高纯朴谑液一匝司一高纯朴 气化仲烟气化仲烟灰灰NHfHrO 和和NHQ 溶浸中ZnO发生反应的离子方程式为 锌浸出率与温度的关系如图所示，分析 滤渣3”的主要成分为。 【答案】159.47，kJ/mol高温ZnO2NH3n2O2NH4Zn(NH3)：3H2。 低于30c时，溶浸反应速率随温度升高而增大；超过3

7、0c,氨气逸出导致溶浸反应速率 下降Cu、Cd 【解析】 【分析】 (1)依据热化学方程式和盖斯定律计算分析； 依据反应自发进行的判断依据是AH-T-ASv0分析； 2 2依据流程图可知，溶浸中ZnO发生反应生成Zn(NH3)4； 低于30c时，浸出反应速率随温度的升高而增大；超过30c时，氨气逸出导致浸出反 应速率下降； 依据流程图可知，滤渣3”的主要成分为锌发生置换反应的产物。 【详解】 反应I:2NH3gCO2gNH2COONH4S?Hi; 反应n：NH2COONH4sCONH22sH20g?H2=+72.49KJ/mol； 总反应：2NH3(g)+CO(g)LCONH22sH20g?H

8、3=-86.98KJ/mol;根据盖 斯定律，总反应-反应II,得到反应I,则？Hi=-86.98KJ/mol-(+72.49KJ/mol)=-159.47KJ/mol; 故答案为：-159.47KJ/mol； 反应II:NH2COONH4SCONH22sH2Og?H2=+72.49KJ/mol,反应 ?H0,?S0,满足反应自发进行的判断依据是?H-T?S“峨 (4)若要达到使NO2(g)的百分含量与d点相同的化学平衡状态，在25min时还可以采取的措施是。 A.加入催化剂B.缩小容器体积C升高温度D.加入一定量的N2O4 【答案】0.04mol/(Lmin)b和d=BD 【解析】 【分析】

9、 据图可知单位时间内X的浓度变化是丫的两倍，根据方程式2NO2(g)?N2O4(g)+Q可知，反应中NO2的浓度变化是N2O4的两倍，所以X表示NO2浓度随时间的变化曲线，Y表示 N2O4浓度随时间的变化曲线。 【详解】 (1)根据分析可知X表示NO2浓度随时间的变化曲线，则 八，八、c0.6mol|L-1-0.2mol|L-1”，小.、 v(NO2)=(*=0.04mol/(Lmin)； t10min (2)达到平衡时X、Y的物质的量不发生变化，故b、d处于化学平衡状态； 据图可知25min时NO2的浓度瞬间增大，N2O4的浓度不变，可知改变的条件是又通入一 定量的NO2,温度不变，则平衡常

10、数不变，所以K(d)=K(b); (4)因在25min时，增大了NO2的浓度，同时容器内压强也增大，则d点平衡状态NO2的 百分含量小于b点NO2百分含量， A.使用催化剂不影响平衡移动，二氧化氮含量不变，故A错误； B.缩小体积，压强增大，平衡正向移动，二氧化氮含量减小，故B正确； C.正反应是放热反应，升高温度平衡逆向移动，二氧化氮含量增大，故C错误； D.加入一定量的N2O4,等效为增大压强，平衡正向移动，二氧化氮含量减小，故D正确； 故答案为：BD。 【点睛】 第4为易错点，学生容易认为d点二氧化氮浓度大，则二氧化氮含量高，注意等效平衡原理的应用。 6.汽车尾气中的主要污染物是NO以及

11、燃料不完全燃烧所产生的CQ为了减轻大气污染 科学家正在研究利用催化技术将尾气中的NO和CO转变成CQ和N2,即 2NO+2CO 2CQ+N2。 为了测定在某种催化剂作用下该反应的反应速率，tic下，在一等容的密闭容器中，用气 体传感器测得了不同时间的NO和CO的浓度如表(CO2和N2的起始浓度为0)。 时间(S) 0 1 2 3 4 5 c(NO)(x-4。mol/L) 10.0 4.50 2.50 1.50 1.00 1.00 c(CO)(x-1。mol/L) 3.60 3.05 2.85 2.75 2.70 2.70 回答下列问题： (1)已知在上述反应中，反应物总能量大于生成物总能量，则

12、正反应是热”或吸热”。) (2)前3s内的平均反应速率：v(N2)=_。 (3)“C时该反应的平衡常数表达式：K=。 (4)假设在密闭容器中该反应达到平衡后，改变下列条件，能提高 (选填答案编号)。 反应(填放 NO转化率的是 a.选用更有效的催化剂 c.降低反应体系的温度 【答案】放热1.42 b.升高反应体系的温度 d.缩小容器的体积 2 l/(LS)严2)C(N2)c、dc2(NO)c2(CO) 【解析】 【分析】 (1)根据图示所给的反应物总能量与生成物总能量大小关系进行分析; 1 (2)同一反应同一时段内各物质反应速率之比等于计量数之比，v(N2)=-v(NO); 2 (3)根据平衡

13、常数的概念进行书写； (4)根据影响平衡移动的规律进行分析。 【详解】 (1)反应物总能量大于生成物总能量，则该反应为放热反应； (2)同一反应同一时段内各物质反应速率之比等于计量数之比，所以前 3s内的平均反应速率 (4)a.选用更有效的催化剂，不能使平衡发生移动，故错误； b.因反应放热，升高反应体系的温度，则平衡逆向移动，转化率减小，故错误; c.降低反应体系的温度，平衡正向移动，转化率增大，故正确； d.缩小容器的体积，平衡正向移动，转化率增大，故正确； 故答案为：cd。 7.某兴趣小组为研究上述反应中钾元素的熔出率(液体中钾元素的质量占样品质量的百分率)与温度的关系，进行实验(保持其

14、它条件不变)，获得数据曲线如图。 主要反应是：NaCl(l)+KAlSi3O8(s)?KCl(l)+NaAlSi3O8(s)+Q; 分析数据可知，Q0(选填“”或“”)。 (2)950C时，欲提高钾的熔出速率可以采取的措施是(填序号)。 a.延长反应时间b.充分搅拌 c.增大反应体系的压强d.将钾长石粉粹成更小的颗粒 (3)要使钾元素的熔出率和熔出速率都达到最大，反应温度应为。 (4)工业上常用KCl冶炼金属钾。反应方程式为：Na(l)+KCl(l尸=NaCl(l)+K(g)用平衡移动原 理解释该方法可行的原因：。 【答案】bd950C利用钾的状态与其他物质不同，可以将气态钾分离出来，降低了产

15、物的浓度，使平衡正向移动 【解析】 【分析】 (1)由图象中曲线变化可知，温度越高钾元素的熔出率，说明升高温度，平衡向正反应方向移动，据此判断； (2)该转化过程没有气体参与，应使反应物充分接触提供反应速率； (3)根据图象曲线变化可知，温度越高，钾元素的熔出率和熔出速率都增大; (4)K为气态，将钾分离出来，降低了产物的浓度，平衡正向移动。 【详解】 11 v(N2)=-v(NO)=-X 22 10,010-4mol/L-1.50 3s 10-4mol/L =1.42x彳(mol?L-1?s-1; (3)根据平衡常数的概念可知反应 2NO+2CO 2CO2+N2的K= 2 c(CO2)c(N

16、2) 2 c(NO)c(CO) 011 15N口q4 (1)由图象曲线数据可知，温度越高钾元素的熔出率越高，说明升高温度，平衡向正反应方向移动，根据平衡移动原理，升高温度，化学平衡向吸热反应方向移动，说明正反应是吸热反应，所以Q0 B. NaOH(aq)+HC1(aq)=NaC1(aq)+H2O(1)AH0 C. 2CO(g)+Q(g)=2CQ(1)AHtCH30H(g) K=2.5 AH=-116kJmo11 CO2(g)+H2(g),-H20(g)+ C0(g) %=1.0 A也=+41kJmo11 C02(g)+3H2(giCH30H(g) +H20(g) K3=? Af3=? (1)反

17、应的K3=AH3=。 (2)对于反应升高温度平衡常数(填“增大”“减小”或“不变”)。 (3)500c时测得反应在某时刻CQ(g)、H2(g)、CH30H(g)、H2O(g)的浓度(mo1L11)分别为 0.1、0.8、0.3、0.15,则此时v正_v逆(填“货)。 【答案】2.575kJmo11增大 【解析】【解析】 (2)吸热反应升温平衡右移； (3)根据浓度商和平衡常数的大小关系判断;(1) K3= cCH30HleH2O cCO2|c3H2 ,据此计算；根据盖斯定律计算始变; +H2(g)LhH2O(g)+CO(g)Z2#+41kJmol1；可知二十，所以AM=AH+A也= 116kJ

18、mol1+(+41kJmol1)=75kJmol1;故答案为：2.5;75kJmol1; (2)反应A也大于零，故为吸热反应，升高温度，平衡右移，平衡常数增大，故答案 为：增大； _cCH3OHcH2O_0,30,15 (3)Q=-13=3 cCO21cH20.10.8 为：; 灵活运用浓度商与平衡常数的大小关系来判断平衡移动方向。 13.按要求回答下列问题： (1)甲烷燃料电池是常见的燃料电池之一，该电池在正极通入氧气，在负极通入甲烷，电 解质溶液通常是KOH溶液，请写出该电池的负极反应式。 (2)常温下，将等浓度的Na2S2O3溶液与硫酸溶液混合，2min后溶液中明显出现浑浊，请写出相关反

19、应的化学方程式：；若将此混合溶液置于50c的水浴中，则出现浑浊的时 间将(填增加“、减少“或不变J 【答案】CH4-8e-+10OH-=CO32-+7H2ONa2&O3+H2Sd=Na2SQ+SJ+SQJ+H2O减少【解析】 【分析】 (1)甲烷燃料电池正极通入氧气，负极通入甲烷，电解质溶液是KOH溶液，则发生反应 为CH4+2O2=CO2+2H2O,CQ+2KOH=ECO3+H2O,总反应的化学方程式为： CH4+2O2+2KOH=KCOJ+H2O,该电池的负极反应为：CH4失电子，转化为CO32-H2O0 (2)将等浓度的Na2&O3溶液与硫酸溶液混合，相关反应为： Na2

20、s2O3+H2SO4-Na2SO+SJ+SQT+H2O；若将此混合溶液置于50c的水浴中，则温度升高，出现浑浊的时间将减少。 【详解】 (1)甲烷燃料电池正极通入氧气，负极通入甲烷，电解质溶液是KOH溶液，则发生反应 为CH4+2O2=CQ+2H2O,CO2+2KOH=CQ+H2O,总反应的化学方程式为： CH4+2O2+2KOH=KCOJ+H2O,该电池的负极反应式为CH4-8e-+10OH-=CO32-+7H2Oo答案为：CH4-8e-+10OH-=CO32-+7H2O; (2)将等浓度的Na28O3溶液与硫酸溶液混合，相关反应的化学方程式为： Na2s2O3+H2SQ=Na2SQ+Sj+

21、S。J+H2O;若将此混合溶液置于50c的水浴中，则温度升 高，出现浑浊的时间将减少。答案为：Na2s2O3+H2SQ=Na2SQ+Sj+SO4+H2O;减少。 【点睛】 燃料电池中，两电极通入的物质相同，电解质不同时，电极反应式可能不同。在书写电极 反应式时需注意，在碱性电解质中，负极CH4的反应产物不是CO2和水，而是K2CO3和(1)由(二 cCH3OHlcH2O cCO2 c3H2 cCH3OH K1=- cHcCO cCOlcH2O cCO2 K3=KK2=2.5X1.0=2；5由CO(g)+2H2(g); 二CH30H(g)白拦-116kJmol1;C6(g) 0.88：喊=。)

22、(4)反应至4min时，A的转化率为。 (5)能判断该反应在一定温度下达到化学平衡状态的依据是_(填字母代号)。 A.v(A)=2v(B) B.容器内压强不再发生变化 C.容器内气体密度不再发生变化 D.B的体积分数不再发生变化 E.容器内气体原子总数不再发生变化 F.相同时间内消耗2nmol的A的同时生成nmol的B II.已知某可逆反应：aA(g)+bB(g):cC(g)+dD(g)。请回答下列问题： (1)根据实验测定结果，描绘出了该反应达到平衡状态时及改变外界条件后，反应速率与 时间的关系图像(如图1所示)，有利于提高D产量的变化过程是图像中的一段；引起该变化过程的外界条件是。 (2)

23、根据实验测定结果描绘出了图2。由此图像可以得出，升高温度，上述平衡将向 _(填正反应“、逆反应”方向移动，K值_(填增大、减小“、不变”)反应计量数之间 的关系：a+b_c+d(填大于“、小于“、等于“或不确定 【答案】2A(g)UB(g)减慢50%BD3M4增大反应物浓度逆反应减小大于 【解析】 cf的怵帮分数 【详解】 I、(1)由图可知，从反应开始，A的物质的量减少，B的物质的量增加，则A为反应物、 B为生成物，开始至4min时，A减少0.8mol-0.4mol=0.4mol,B增力口 0.4mol-0.2mol=0.2mol,由物质的变化量之比等于化学计量数之比可知，A、B的化学计量

24、数比为2:1,且后来达到平衡状态，则反应方程式为2A(g)=B(g); (2)降低温度，体系内活化分子数降低，运动速率降低，导致化学反应速率减慢； (3)由图像可知，4min后，A的量还在减小，B的量还在逐渐增加，说明反应依旧在向正向进行，故v(正)v(逆)； (4) 04min,An(A)=(0.8-0.4)mol=0.4mol,其转化率=0-4mol100%=50%；0.8mol (5) A、未标明该速率是正反应速率还是逆反应速率，无法据此判断该反应是否处于平衡状态，故A错误； B、该反应在恒温恒容条件下进行，气体的物质的量之比=容器内压强之比，该反应属于气 体非等体积反应，反应过程中，气

25、体的物质的量会发生变化，当气体物质的量不变时，即容器内压强不再变化时，能够说明该反应达到平衡状态，故B正确； C、该反应在反应过程中，气体的质量不变，且该反应是在恒容容器中进行，故气体的密度始终不变，故不能根据密度判断反应达到平衡状态，故C错误； D、该反应正向进行过程中，B的体积分数逐渐增加，当B的体积分数不再发生变化时，可 说明该反应达到平衡状态，故D正确； E、根据原子守恒，该反应进行过程中，气体原子数目始终保持不变，故不能根据原子数目判断反应达到平衡状态，故E错误； F、根据化学方程式计量数之比可知，任意时刻，消耗2nmol的A的同时生成nmol的B,故不能据此判断反应是否达到平衡状态，故F错误； II、(1)根据图象知，t3改变条件瞬间，正反应速率增大、逆反应速率不变，平衡向正反应方向移动，说明增大反应物浓度；t5改变条件瞬间，正逆反应速率都减小，平衡向逆反 应方向移动，改变条件应该是减小压强或降低温度，有利于提高D产量的变化过程是向正 反应方向进行的过程，根据图象知利于提高D产量的变化过程是图象中的段t3t4；改变 的条件是增大反应物浓度； (6) 根据图象知，一定压强下，升高温度，C的体积分数减小，说明正反应是放热反应， 升高温度平衡向逆反应方向移动，K值减小；相同温度下，增