2017年高考备考“最后30天”大冲刺化学专题8化学反应原理综合大题专项教师版

1、大冲刺 化学专题8化学反应原理综合大题专项1、研究和深度开发 CO、CO2的应用对构建生态文明社会具有重要的意义。(1) CO 可用于炼铁，已知： Fe2O3 (s) +3C (s) = 2Fe (s) + 3CO (g)AH1 = +489.0 kJ mol一，、一一 一，、. . . - 1C (s) + CO2 (g) = 2CO (g)AH2=+172.5 kJ mol 。则CO还原Fe2O3 (s)的热化学方程式为(2)分离高炉煤气得到的 CO与空气可设计成燃料电池(以KOH溶液为电解液)。写出该电池的负极反 应式：。(填(3) CO2和H2充入一定体积的密闭容器中，在两种温度下发生

2、反应:(g) + H2O (g)。测得CH30H的物质的量随时间的变化如图所示。反应温度/匕-催化剂的催化效率00，乙酸甲成速率53305220光滕时间介甲容器甲乙反应物投入量1 mol CO 2、3 mol H 2a mol CO2、b mol H 2、c mol CH 30H (g)、c mol H 2O (g)曲线I、n对应的平衡常数大小关系为Ki K n。一定温度下，在容积相同且固定的两个密闭容器中，按如下方式加入反应物，一段时间后达到平衡。若甲中平衡后气体的压强为开始的0.8倍，要使平衡后乙与甲中相同组分的体积分数相等，且起始时维持化学反应向逆反应方向进行，则c的取值范围为 。(4)

3、利用光能和光催化剂，可将 CO2和H2O (g)转化为CH4和。2。紫外光照射时，在不同催化剂(I、 II、出)作用下，CH4产量随光照时间的变化如图甲。在 015 h内，CH4的平均生成速率I、n和出从 大到小的顺序为 (填序号)。(5)以TiORCu2Al2O4为催化剂，可以将CO2和CH4直接转化成乙酸。 在不同温度下催化剂的催化效率与 乙酸的生成速率的关系如图乙。乙酸的生成速率主要取决于温度影响的范围是 。Cu2Al2O4可溶于稀硝酸，写出有关的离子方程式： 。解析 (1)由盖斯定律可知，不得：Fe2O3(s)+3CO(g)= 2Fe(s)+ 3CO2(g)AH=AH-3AH2=- 2

4、8.5 kJ mol1o (2)燃料电池中可燃物 CO是负极反应物，发生氧化反应失去电子，电极反应式为CO + 4OH -2e = CO3 + 2H2O0 (3)从曲线上看，n先到平衡，故H的温度高，温度高CH30H含量低，即温度升高平衡逆向移动，平衡常数减小，故Ki >Kn °甲容器中,CO2 (g) + 3H2 (g)'1 CH30H (g)+ H2O (g)起始/mol1300变化/molx3xxx平衡/mol1 x3- 3xxx1 x+33x+x+ x= 4X0.8 x=0.4 mol乙容器中，CO2 (g) +3”(g)CH3OH (g) + H2O (g)起

5、始 /mol abcc相当/molc+a3c+b00由等效平衡可知： c+ a= 1 3+ c+ b= 3由反应逆向进行可知，c>0.4又由极限法可知 0.4<c<10(4)由图甲可知，015 h内，CH4产量n >m> I ,故速率n >m> 1。(5)由图乙小于 300 c时，催化剂 活性和乙酸的生成速率相同的变化趋势，大于300 C,乙酸乙酸的生成速率增大，催化剂活性下降，故乙酸的生成速率主要取决于温度影响的范围是大于300 C。Cu2AI2O4中Cu为+ 1价，可被HNO3氧化。答案 (1) Fe2O3 (s) +3CO (g) =2Fe (s

6、) + 3CO2 (g)AH = 28.5 kJ mol 1-2-(2) CO + 40H 2e =CO3 +2H2O(3)；0.4<cw 1 (4)n >m > i(5) 300 C 400 C; 3Cu2Al2O4+32H + + 2NO 3 =6Cu 2+ + 6Al 3+ 2NOT + 16H2O2、一氧化碳被广泛应用于冶金工业和电子工业。(1)高炉炼铁是最为普遍的炼铁方法，相关反应的热化学方程式如下： 14CO (g) + Fe3O4 (s) =4CO2 (g) + 3Fe (s)AH= a kJ molCO (g) + 3Fe2O3 (s) =CO2(g)+ 2F

7、e3O4(s) AH= bkJ mol 1反应 3CO (g) + Fe2O3 (s) =3CO2(g)+ 2Fe (s)的AH =kJ mol1 (用含 a、b 的代数式表示)。(2)电子工业中使用的一氧化碳常以甲醇为原料通过脱氢、分解两步反应得到。第一步：2CH30H (g) 15= HCOOCH 3 (g) + 2H2 (g) AH>0第二步：HCOOCH 3 (g) 1= CH30H (g) + CO (g)AH>0第一步反应的机理可以用下图表示，中间产物X的结构简式为 10 20 30 40 50 60 70 前 90加南射箱度在工业生产中，为提高 CO的产率可采取的合理

8、措施有 (3)为进行相关研究，用CO还原高铝铁矿石，反应后固体物质的 X-射线 衍射谱图如图所示(X-射线衍射可用于判断某晶态物质是否存在，不同晶 态物质出现衍射峰的衍射角不同)。反应后混合物中的一种产物能与盐酸反应生产两种盐， 该反应的离子方程式为 (4)某催化剂样品(含Ni 2O340%,其余为SiO2)通过还原、提纯两步获得馍 单质：首先用 CO将33.2 g样品在加热条件下还原为粗馍；然后在常温下使粗馍中的Ni与CO结合成Ni(CO) 4 (沸点43 C),并在180 C时使Ni(CO) 4重新分解 产生馍单质。上述两步中消耗CO的物质的量之比为 。(5)为安全起见，工业生产中需对空气

9、中的CO进行监测。粉红色的PdCl2溶液可以检验空气中少量的CO。若空气中含 CO,则溶液中会产生黑色的Pd沉淀。每生成5.3 g Pd沉淀，反应转移的电子数为 。使用电化学一氧化碳气体传感器定量检测空气中CO含量，其结构如图所示。这种传感器利用原电池原理，则该电池的负极反应式为 解析(1)由目标反应中没有 Fe3O4,故根据盖斯定律可知，(X2+)/3即得目标反应，故 AH= (2a + b) /3 kJ mol10 (2)由图示的过程可以看出，先是甲醇分解生成了H2和X,然后X与甲醇反应生成了 H2和HCOOCH3,由此可以根据原子守恒得到中间产物X为甲醛，即HCHO。由甲醇为反应原料生成

10、CO的两步反应都是气体物质的量增大的反应，同时又都是吸热反应，所以为了提高CO的产率应使反应向右进行，应采用的方法是升高温度，降低压强。(3)由衍射图可以看出生成的产物比较多，但是其中能与盐酸反应生成两种盐的只能是FeAl2O4。(4)由题目描述，首先是由CO还原三氧化二馍生成了粗馍，其反应化学方程式式为 Ni 2O3+ 3CO=2Ni + 3CO2,然后再使Ni与CO反应生成Ni(CO) 4,反应化学方程式为Ni + 4CO= Ni(CO) 4,由两个反应式可知在馍相同的情况下CO的物质的量之比为 3:8。(5)生成5.3g Pd,也就是0.05 mol Pd,从化合价变化看，Pd是从+ 2

11、价转化成了 0价，即转移了两个电子，所以生成0.05 mol Pb转移的电子物质的量为 0.1 mol,即电子数为 0.1Na。答案(1) (2a+b) /3(2)HCHO;升高温度，降低压强(3) FeAl 2O4+ 8H + =Fe2+ + 2Al3+ + 4H2。(4) 3:8(5) 6.02 X022个或 0.1Na ； CO+H2O2e =CO2+2H +基础回归化学反应原理所涉及的理论知识是高考命题的重头戏，从切题角度来看，这类题型具有两大特点： 一、以物质类别为切入点，通过组合方式考查化学反应原理(包括氧化还原反应、热化学、电化学、 化学反应速率与化学平衡、电解质溶液等知识)；二

12、、以工艺流程图为信息载体，以对实验操作、工艺特点的考查为主线、附带考查氧化还原反应、电 解质溶液、电化学等化学反应原理理论知识，不过前者是化学反应原理综合题的主流命题形式，后者是命 题重点不是对化学反应原理的考查，而是对有关工艺操作特点和原理的考查，对化学反应原理等知识的考 查往往是对其他题目中没有考查的知识进行补充。化学反应原理类试题主要把热化学、电化学、化学反应速率、盐类水解及三大平衡知识融合在一起命 题，有时有图像或图表形式，重点考查热化学(或离子、电极)方程式的书写、离子浓度大小比较、反应 速率大小、平衡常数及转化率的计算、电化学装置、平衡曲线的识别与绘制等。设问较多，考查的内容也 就

13、较多，导致思维转换角度较大。试题的难度较大，对思维能力的要求较高。这部分主要涉及的教材基础 知识有：1 .化学反应与能量2 .化学反应速率3 .化学平衡4 .电解质溶液中离子平衡5 .电化学基础规范训练 综合题(57分/34min )1、质子交换膜燃料电池广受关注。(1)质子交换膜燃料电池中作为燃料的H2通常来自水煤气。_.，_ _-1已知：C (s) + 1/2O2 (g) =CO (g)AH1 = - 110.35 kJ mol一一，一 一12H2O (l) =2H 2 (g)+ O2 (g)AH2=+ 571.6 kJ mol1H2O (l) =H 2O (g)AH3= + 44.0 k

14、J mol则 C(s)+ H2O(g) =CO(g)+H2(g)加4=。(2)燃料气(流速为 1 800 mL. h ;体积分数为：50%H2, 0.98%CO , 1.64%。2, 47.38%N2)中的 CO 会 使电极催化剂中毒，使用CuO/CeO2催化剂可使CO优先氧化而脱除。160 C、CuO/CeO2作催化剂时，CO优先氧化反应的化学方程式为 。灼烧草酸铺 Ce2 (C2O4) 3制得CeO2的化学方程式为 。AA： 四】应子史粳腆 四2在CuO/CeO2催化剂中加入不同的酸(HIO3或H3P。4),测得燃料气中CO优先氧化的转化率随温度变化如图1所示。加入 (填酸的化学式)的Cu

15、O/CeO2催化剂催化性能最好。催化剂为CuO/CeO2 HIO3, 120 时，反应1小时后CO的体积为 mL。(3)图2为甲酸质子交换膜燃料电池的结构示意图。该装置中 (填“述"b”为电池的负极，负 极的电极反应式为 。解析 (1)由盖斯定律可知，H4= AH1- AH3+ AH2x2=+ 131.45 kJ mol (2)草酸盐分解成 CO、CO2气体。由图1可以看出，加入HIO3时CuO/CeO2催化活性最好。反应前，V(CO)=1 800 mLX 0.98% =17.64 mL,反应 1 小 时后剩余的 V(CO) =17.64 mLX (1 80%) =3.528 mL。

16、(3)从装置图看，H+由a极区进入b极区，电子由a极流出，故a是负极。甲酸是可燃物，作负极材料，发生氧化反应，其负极反应式HCOOH - 2e =CO 2 2H °答案 (1) + 131.45 kJ mol 1CuO/CeO2高温(2) 2CO+O2 = 2CO2； C%C2O4)3 = 2CeO2+ 4COT +2CO2T; HIO3；3.528(3) a；HCOOH 2e =CO 2 T+ 2H +2、铅及其化合物在工业生产及日常生活中都具有非常广泛的用途。(1)瓦纽科夫法熔炼铅，其相关反应的热化学方程式如下：2PbS (s) + 3O2 (g) =2PbO (s) + 2SO

17、2 (g)AH= a kJ mol1;PbS (s) + 2PbO (s) =3Pb (s) + SO2 (g)川=b kJ mol 1;1(用含a、b、c的代数式表AH ,该反应的平衡常数的 PbS (s) +PbSO4 (s) =2Pb (s) + 2SO2 (g) AH = c kJ mol 。 反应 3PbS (s) + 6O2 (g) =3PbSO4 (s) H =kJ mol 示)。(2)还原法炼铅，包含反应 PbO (s) +CO (g)Pb (s) +CO2 (g)对数值与温度的关系如下表。温度/C3007271 227lg K6.172.871.24该还原反应的 AH 0 (

18、填“>” “<或=J;当lgK=1且起始时只通入 CO (PbO足量)，达平衡时，混合气体中CO的体积分数为 (3)引爆导弹、核武器的工作电源通常是式为Ca/PbSO4热电池，其装置如图甲所示，该电池正极的电极反应Cn电极Pbsoyrt引煤电踣甲(4) Pbl2可用于人工降雨。取一定量的 Pbl2固体，用蒸储水配制成 t C饱和溶液，准确移取 25.00 mL P bl2饱和溶液分次加入阳离子交换树脂RH+ (发生：2RH+Pbl2=R2Pb2+2H+ + 2/)，用250 mL洁净的锥形瓶接收流出液，最后用蒸储水淋洗树脂至流出液呈中性，将洗涤液一并盛放到锥形瓶中(如图乙)。加入酚

19、配指示剂，用0.002 5 mol L 1 NaOH溶液滴定，当达到滴定终点时，用去氢氧化钠溶液 20.00 mL。 可计算出t C时PbI2的Ksp为。(5)铅易造成环境污染，水溶液中铅的存在形态主要有6种，它们与pH关系如图丙所示，含铅废水用活性炭进行处理，铅的去除率与pH关系如图丁所示。后海建悻监金能987654321常温下，pH =67时，铅形态间转化的离子方程式为 。用活性炭处理，铅的去除率较高时，铅主要应该处于 (填铅的形态的化学式)形态。解析(1)依据盖斯定律，将 X2+X2刈，即可得所求反应的 AHo (2)lgK与K为增函数关系，从表中数据知，温度越高，K越小，说明正反应放热

20、。 lgK=1,得K=10。设开始时通入 CO为a mol L1,达平衡时转化了 x mol L-1,则平衡时，CO 为(a x) mol L 1, CO2 为 x mol L 1,由 K = C(CO2)= c(CO) a-x= 10,解得a = 9.09%。(3)由电池的装置图分析知，Ca作为负极，失去电子，则另一极为正极，得电a子，化合价降低，即由 PbSO4转化为Pbo (4)滴定过程中消耗的 OH,即阳离子交换出来的 H + , n(H+) 5 , , 135+5X10 mol 31 十八，+, =0.002 5 mol L X20M0 L=5X10 mol, c(H )= 25&g

21、t;0 3L =2X10 mol L ，而 c(H )=c(I ),由 PbI2的化学式知，c(Pb2+) = C(2-)=103mol L 1, Ksp(PbI2)=c(Pb2+)c2(I)= 103X2 403)2=4X109。(5)从图丙分析，当pH由6变到7时，是Pb2+向Pb(OH)+转化，即为Pb2+水解，结合水电离出的一个 OH一，同 时释放出一个 H +。从图丁可知，铅的去除率最高时，pH大约为6.5左右，对比图丙知，在pH = 6.5时， 铅主要以Pb2+存在。答案 (1) 2a+2b 3c <9.09%(3) PbSO4+2e =so2 +Pb (或 PbSO4+Ca

22、2 + +2e =CaSO4+Pb) (4) 4X10 9(5) Pb2 +H2O，Pb(01i)+ + H + Pb2 + 3、金属镁可用于制造合金、储氢材料、镁电池等。_1_ _.1已知：C (s)+ 2O2(g)=CO(g) AH = 110.5 kJ mol;1 ，、 .1Mg (g) + 2O2 (g) =MgO (s)AH = 732.7 kJ mol。(1) 一种制备镁的反应为MgO (s) +C (s) =Mg (g) +CO (g),该反应的 AH=(2) 一种用水氯镁石(主要成分为MgC12 6H2。)制各金属镁工艺的关键流程如下：耳族)HC】(球H式啕C1工为探究MgC1

23、2 6H2O段脱水”的合理温度范围，某科研小组将 MgC12 6H2O在不同温度下分解，测得残 留固体物质的X-射线衍射谱图如下图所示(X-射线衍射可用于判断某晶态物质是否存在)。民嗖雪芸运235 rA-M孙 5Hq D MjfOHCl415fOH- C0*/ (T.OH-XM或口Hb %。JD DDT催%剂CIO +出o10 2Q 30 40 50 6070 8010 20 30 40 50 60 70 4602*循时和度测得E中Mg元素质量分数为60.0%,则E的化学式为 。1段脱水”的目的是制备 MgCl 2 2 H2O,温度不高于 180 C的原因是 。若电解时电解槽中有水分，则生成的

24、MgOHCl与阴极产生的Mg反应，使阴极表面产生 MgO钝化膜，降低电解效率。生成 MgO的化学方程式为 。该工艺中，可以循环使用的物质有 。(3) Mg2Ni是一种储氢材料。2.14 g Mg2Ni在一定条件下能吸收 0.896 L H2 (标准状况下)生成X, X 的化学式为。(4)镁-次氯酸盐”燃料电池的装置如图所示，该电池反应的总反应方程式为 解析(1)根据盖斯定律， 待求反应的 AH = 732.7 kJ mo1+ ( 110.5) kJ mo1 = + 622.2 kJ mo11。(2) 根据图可知，随着温度的升图，MgC12 6H2O逐步脱水并开始发生水解，生成 MgOHCl ,

25、可联想Mg2水解生成Mg(OH) 2,然后再分解为 MgO ,从而推测E为MgO,然后计算MgO中Mg元素的质量分数正好 为60.0%;根据信息可写出：MgOHCl +Mg->MgO，根据化合价升降规律知，还有“生成，Cl元素只能转化为MgCl2,最终配平即可； 由流程图知，H2与C12燃烧生成HCl,二段脱水时，HCl抑制Mg2 +的水解，二段脱水出来的气体经处理，可得到 HCl,循环使用；电解是生成的C12也可与 出燃烧,继续循环使用。(3) 2.14 g Mg 2Ni的物质的量为0.02 mol, 0.896 L H2的物质的量为。4 mol,故MgzNi与 H2的物质的量之比为1

26、 ： 2,不难推测X的化学式为Mg2NiH4。(4)由图可知，Mg为负极，产物为 Mg(O H)2，催化剂为正极，产物有Cl ,整个反应的氧化剂为 ClO ,故可写出Mg + ClO + H2O=Mg(OH) 2+ C 一l。答案 (1) + 622.2 kJ mol 1(2)MgO (1分)；若温度太高， MgCl2转化为MgOHCl或MgO 2MgOHCl +Mg=2MgO +MgCl2+H2 THCl、Cl2(3) Mg2NiH4(4) Mg + ClO + HzO=Mg (OH) 2+ Cl4、二甲醛(CH3OCH3)是一种重要的精细化工产品，被认为是21世纪最有潜力的燃料已知：CH3

27、OCH3(g) + 3。2 (g) =2CO2 (g) +3H2O (l) AH = - 1 455 kJ/mol。同时它也可以作为制冷剂而替代氟氯代烧。工业上制备二甲醛的主要方法经历了三个阶段：甲醇液体在浓硫酸作用下或甲醇气体在催化作用下直接脱水制二甲醛；2CH30H=CH 3OCH3+ H2O合成气 CO 与“直接合成二甲醍：3H2(g) +3CO(g)=CH 3OCH 3(g)+CO2(g)AH =247 kJ/mol天然气与水蒸气反应制备二甲醍。以CH4和H2O为原料制备二甲醛和甲醇工业流程如下:I催化反应室11T催化反感室21二甲海T催化反应空3|_甲静b. P2>P4丁4&g

28、t;丁2d. P1>P4T2>T3(1)写出CO (g)、H2 (g)、O2 (g)反应生成CO2 (g)和“O (l)的热化学方程式： O尽管产率高，但是逐步被淘汰的主要原因是:(2)方法中用甲醇液体与浓硫酸作用直接脱水制二甲醍,(3)在反应室2中，一定条件下发生反应 3H2 (g) +3CO (g) =CH3OCH3 (g) + CO2 (g)在密闭容 器中达到平衡后，要提高CO的转化率，可以采取的措施是 。a.低温高压b.加催化剂c.增加CO浓度d.分离出二甲醛(4)在反应室3中，在一定温度和压强条件下发生了反应： 3H2 (g) +CO2 (g)CH30H (g) + H2

29、O (g) AH V0反应达到平衡时，改变温度( T)和压强(p),反应混合物 CH30H “物质的量分数”变化 情况如下图所示，关于压强(p)和温度(T)的关系判断正确的是 (填序号)。a. P3>P2丁3>丁2c. P1>P3 Ti>T3(5)反应室1中发生反应：CH4 (g) + H2O (g) CO (g) + 3H2 (g) AH>0,写出平衡常数的 表达式：。如果温度降低，该反应的平衡常 数(填不变“变大”或变小又(6)将CH4设计成燃料电池，其利用率更高，装置示意如下图(A、B为多孔性碳棒)。持续通入甲烷,在标准状况下，消耗甲烷体积V L。 0<V <44.8