2017高考化学三轮复习热点题型专训高考主观题第28题化学基本理论综合题

1、1第 28 题化学基本理论综合题题组一化学反应中的能量变化与化学平衡的综合解题指导解答化学基本理论综合题的一般步骤步骤 1 浏览全题，明确题已知和所求，挖掘解题切入点。步骤 2: (1)对于化学反应速率和化学平衡图像类试题：明确纵横坐标的含义T理解起点、 终点、拐点的意义T分析曲线的变化趋势。(2) 对于图表数据类试题：分析数据T研究数据间的内在联系T找出数据的变化规律T挖掘 数据的隐含意义。(3) 对于利用盖斯定律写热化学方程式或求H类试题要做到：明确待求热化学方程式中的反应物和生成物；处理已知热化学方程式中的化学计量数和焓变；叠加处理热化学方程式确定答案。(4) 对于电化学类试题：判断是原

2、电池还是电解池T分析电极类别，书写电极反应式T按电 极反应式进行相关计算。(5) 对于电解质溶液类试题：明确溶液中的物质类型及其可能存在的平衡类型，然后进行解 答。步骤 3:针对题目中所设计的问题，联系相关理论逐个进行作答。挑战满分(限时 30 分钟)1 研究和深度开发 CO CQ 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： Fe2Q(s) + 3C(s)=2Fe(s) + 3CO(g) H= +489.0 kJ mol-1C(s) + CG(g)=2C0(g) Hz= + 172.5 kJ mol则 CO 还原 Fe2Q(s)的热化学方程式为_分离高炉煤气得到的

3、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：(3)CO2和 H 充入一定体积的密闭容器中，在两种温度下发生反应：CO(g) +23H2(g)CHOH(g) + HO(g)，测得 CHOH 的物质的量随时间的变化见图1。r”、“ =”或“V”)Kn。2一定温度下，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。容器甲乙反应物投入量1 mol CO2、3 mol H2amol CO2、bmol H2、cmol CH3OH(g)、cmol H2O(g)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

4、，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)利用光能和光催化剂，可将 CO 和 HbO(g)转化为 CH 和 Q。紫外光照射时，在不同催化剂(I、n、川)作用下，CH 产量随光照时间的变化见图2。在 015 小时内，CT 的平均生成速率i、n和川从大到小的顺序为 _(填序号)。(5)以 TQ2/CU2AI2Q 为催化剂，可以将 CO 和 CH 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见图3。芝KU41乙酸的生成速率主要取决于温度影响的范围是 _2CuaAl204可溶于稀硝酸，写出有关的离子方程式： _答案(1)Fe2Q(S)+ 3CO(g)=2

5、Fe(s) + 3CQ(g)1 H= 28.5 kJ mol(2)C0 + 40H 2e=CO+ 2fO0.4vcwi(4)nmi300400C3CU2AI2Q+ 32H+ 2NQ =6CU*+ 6Al3+ 2NOT+ 16HO解析热化学方程式：Fe2Q(s) + 3C(s)=2Fe(s) + 3CO(g) H= + 489.0 kJ mol一1。热化学方程式：1C(s)+CO(g)=2CO(g) f= +172.5 kJmolCO 还原 Fe2Q(s)的热化学方程式可以由X3得到 Fe2Q(s) + 3CO(g)=2Fe(s) +3CQg)1H= 28.5 kJ mol 。(2)负极为失去电

6、子一极即CO 作负极反应物，由于在碱性环境中，CO 与 OH 不共存，故生成 CO，电极反应式为 C3 4OH 2e=CO+ 2fQ曲线I平衡时产物物质的量大，则平衡常数KiKno要使平衡后乙与甲中相同组分的体积分数相等，平衡后各物质的量应该与甲中平衡时的量相等。假设平衡时转化CO(g)的物质的量为xmolCO2(g)+ 3H2(g)CHOH(g) + H2O(g)开始/mol1300转化/molx3xxx平衡 /mol1 x3 3xxx4 2x计算：4 0.8 ,贝 Ux0.4由于平衡逆向进行，则c应大于 0.4，如果a、b等于零时，c最大为 1，则 0.4vcmioCU2AI2O 中 Cu

7、 为+ 1 价，Al 为+ 3 价，Cf 与硝酸反应生成 Cu2J 硝酸会生成 NQ 反应 离子方程式为3CuAl2Q+ 32H+ 2NQ=6C + 6Al3+ 2NOT+ 16HQ2可燃冰的主要成分是甲烷，甲烷既是清洁燃料，也是重要的化工原料。(1)甲烷和二氧化碳重整制合成气对温室气体的治理具有重大意义。已知：CH(g) + CO(g)2CO(g) + 2Ha(g)1 H=+247.3 kJmol1CH(g) C(s) + 2f(g)H=+ 75 kJ mol1反应 2CO(g)=C(s) + CO(g)在_ (填“高温”或“低温”)下能自发进行。2合成甲醇的主要反应：2H2(g) + CO

8、(g) CHOH(g) H= 90.8 kJ mol,TC时此反应的平衡常数为 160o此温度下，在密闭容器中开始只充入CO H2,反应到某时刻测得各组分的浓度如下：物质COCHOH浓度/molL0.200.100.40比较此时正、逆反应速率的大小：v正_(填或“ = ”)v逆。生产过程中，合成气要进行循环， 其目的是_3_ 在一固定容积的密闭容器中发生反应 2f(g) + CO(g) CHOH(g)，若要提高 CO 的转化率, 则可以采取的措施是(填字母)。a.升温b.加入催化剂c.增加 CO 的浓度d.加入 H2加压e.加入惰性气体加压f .分离出甲醇(2)以甲烷为燃料的新型电池的成本大大

9、低于以氢为燃料的传统燃料电池，下图是目前研究 较多的一类固体氧化物燃料电池的工作原理示意图。缸气B极为电池的 _ 极，该电极的反应式为 _若用该燃料电池作电源，用石墨作电极电解100 mL 1 mol的硫酸铜溶液，当两极收集到的气体体积相等时，理论上消耗甲烷的体积为_ (标况6下)。答案(1)低温 提高原料的利用率df负CH+ 4C2 8e=C(2 2fO 1.12 L解析 用已知的第二个热化学方程式减去第一个热化学方程式得：2CO(g)=C(s) +CO(g) H= + 75 kJ mol 247.3 kJ mol = 172.3 kJ mol。该反应的 H 0,Sv0，欲使反应能自发进行必

10、须符合复合判据G=AH- TASv逆;0.20X0.10因为该反应是可逆反应，为了提高原料的利用率，合成气要进行循环。因该反应的A Hv0, 升高温度，平衡向逆反应方向移动， CO 的转化率降低；加入催化剂平衡不移动， CO 的转 化率不变；增加 CO 的浓度，CO 的转化率降低；加入惰性气体加压，平衡不移动，CO 的转化率不变。(2)B极通入的气体是甲烷，甲烷发生氧化反应，故B 极是电池的负极。电池总反应为 CH+ 2Q=COH2H2O,因为电解质是固体氧化物，所以正极Q 发生还原反应生成O，正极反应式为 Q+ 4e=2O，用总反应式减去正极反应式的2 倍即得负极反应式。72亠_L电解 Cu

11、SO 溶液时，阴极生成 Cu,阳极生成 Q。当 Cu 被电解完之后，水电离产生的H 被还原为 Hbo0.1 mol Cu2+全部被还原时，阳极生成0.05 mol O2；此后再电解 0.1 mol H2O时，生成 0.1 mol H2和 0.05 mol O2,两极收集到的气体体积相等。电路中共转移 0.4 mol 电子，消耗 CH的物质的量为 0.4 mol - 8= 0.05 mol ,标准状况下的体积V(CH4)= 0.05 moix22.4 Lmol_1=1.12 L。3.研究 CO 与 CH 的反应使之转化为 CO 与 H2,对缓解燃料危机，减少温室效应具有重要的 意义。(1)已知：

12、 2CO(g)+ C2(g)=2CQ(g)_1 H= 566 kJ mol22H2(g) + Q(g)=2H2O(g)1 H= 484 kJ mol3CH(g) + 2Q(g)=CQ(g) + 2H2O(g)1 H= 802 kJ mol则 CH(g) + CO(g)2CO(g) + 2H(g)1 H=_ kJ mol在密闭容器中通入物质的量浓度均为 0.1 molL1的CH与CO,在一定条件下发生反应 CH(g) + CO(g)2CO(g) + 2f(g)，测得 CH 的平衡转化率与温度、压强的关系如下图所示。1曲1据图可知，p1、p2、p3、p4由大到小的顺序为 _。2在压强为p4、1 1

13、00C的条件下，该反应 5 min 时达到平衡点 X 该温度下，反应的平衡常数为_(保留小数点后两位)。(3)CO 和 H，在工业上还可以通过反应C(s) + HOg)CO(g) + H2(g)来制取。在恒温恒容下，如果从反应物出发建立平衡，可认定平衡已达到的是_ (填选项字母)。A. 体系压强不再变化507(54X)750 II 25()1II 75(1川的转化率一%8B. H2与 CO 的物质的量之比为 1：1C. 混合气体的密度保持不变D.气体平均相对分子质量为15,且保持不变9在某密闭容器中同时投入四种物质，2 min 时达到平衡，测得容器中有 1 mol HO(g)、1 molCO(

14、g)、2.2 mol H2(g)和一定量的 C(s)，如果此时对体系加压，平衡向 _(填“正”或逆”)反应方向移动，第 5 min 时达到新的平衡，请在图中画出 25 min 内容器中气体 平均相对分子质量的变化曲线。相对分于质星答案+ 248(2)p4p3p2pi 1.64AC逆相对分子质扪24 -1呑；:1245时间/min4纳米级 CuzO 由于具有优良的催化性能而受到关注，下表为制取CibO 的三种方法:方法I用炭粉在高温条件下还原CuO方法n电解电解法，反应为 2Cu+ HO=Cu2O+ H2f方法川用肼(N2H)还原新制 Cu(OH)2(1)工业上常用方法n和方法川制取CuO 而很

15、少用方法I,其原因是反应条件不易控制，若控温不当易生成_而使 CuO 产率降低。已知：112Cu(s) + 2Q(g)=Cu2O(s) H=akJ molCu(s) + |(g)=CuO(s)H=ckJ mol则方法I发生反应的热化学方程式为 2CuO(s) + C(s)=Cu2O(s) + CO(g) H=1_kJ mol 。C(s) +11C2(g)=CO(g)H=bkJ mol10(3)方法n采用离子交换膜控制电解液中0H 的浓度而制备纳米 CitO,装置如图所示，该电池的阳极生成 CU2O 的反应式为 _。Cu离子交换腿方法川为加热条件下用液态肼(N2H4)还原新制CU(OH)2来制备

16、纳米级 CUO,同时放出 N2。该制法的化学方程式为_。(5)在相同的密闭容器中，用以上两种方法制得的CU2O 分别进行催化分解水的实验:光昭2H2O(g)CUO29)+O2(g)AH0水蒸气的浓度(molL-1)随时间t(min)变化如下表所示。序号温度0 min10 min20 min30 min40 min50 minT10.0500.049 20.048 60.048 20.048 00.048 0T10.0500.048 80.048 40.048 00.048 00.048 0T20.1000.094 00.090 00.090 00.090 00.090 0下列叙述正确的是_(填

17、字母代号)。A. 实验的温度：T2T1, 错误；Ti-.二三-二三-二三-三二_=二=三三毎-三=-11B 项，实验前 20 min 的平均反应速率 巩比 0) = 7X105molL1 min1,所以v(OJ12_ c.一4一q=3.5X10 molL min ，错误；C 项，实验与实验相比，达到的平衡状态相同， 但实验所用时间短，反应速率快，所以实验比实验所用的催化剂催化效率高，正确。题组二化学平衡与电解质溶液的综合题挑战满分(限时 30 分钟)1.一定条件下，通过下列反应可实现燃煤烟气中硫的回收：催化剂2CO(g) + SQ(g) 催化剂 2CQ(g) + S(l) H(1)已知：2CO

18、(g) + Q(g)=2CQ(g)H= 566 kJ mol1S(l) + Q(g)=SQ(g) H?= 296 kJ mol1则反应热 H=_ kJ mol1o其他条件相同、催化剂不同时，SO 的转化率随反应温度的变化如图a 所示。260C时_(填“ FezQ”、“ NiO”或“ Cr2Q”)作催化剂反应速率最快。 FesO 和 NiO 作催化剂 均能使 SQ 的转化率达到最高，不考虑价格因素，选择Fe2Q的主要优点是 _o科研小组在 380C、FezQ 作催化剂时，研究了不同投料比 n(CO) :n(SO2)对 SO 转化率 的影响，结果如图 b 所示。请在图 b 中画出n(CO) :n(

19、SO2)= 2：1时，SQ 的转化率的预期变化曲线。工业上还可用NQSO溶液吸收烟气中的 SO:NQSO+ SO+ HO=2NaHSO 某温度下用 1.0 mol LNazSO 溶液吸收纯净的 SO,当溶液中c(S&)降至 0.2 molL时，吸收能力显 著下降，应更换吸收剂。1此时溶液中c(HSQ)约为_molL1O2此时溶液的 pH=_ 0(已知该温度下 sOr+ H HSO 的平衡常数K= 8.0X106,计算时 SO、H2SO 的浓度忽略不计)答案(1) 270 (2)Cr2O3FezQ作催化剂时，在相对较低温度时可获得较高SQ 的转化率，从而节约大量能源(3)如图所示n(CO

20、)；FitSQ2)=3；lN(COMO=#Jg:玳Og:】反顾肘间/mi ti图hIIIpI2( 3祁34) )420反应瀛宦7丈W田出4121e 1毎羊髯迅os13反趣时间/min141.66解析(1)根据盖斯定律，由已知中第一个反应减去第二个反应可得 2C0(g) + 催化剂作催化剂的优点是在相对较低的温度时获得的SO 的转化率较高，可以节约能源。(3)由图 a 知n(CO) :n(SQ) = 2：1时，SQ 的平衡转化率 接近100%但比n(CO) :n(SO2) = 3：1时达平衡要慢。(4)溶液中c(SO3)降至 0.2 molL一12一1一1时，参加反应的c(SO3)为 0.8 m

21、olL，则反应生成的c(HSO3)约为 1.6 molL。K2氮及氮的化合物在生产生活中有着重要的用途，如NH、HNO 等都是重要的化工产品。(1)合成氨的原料气 Nk 和H2通常是以焦炭、 水和空气为原料来制取的。其主要反应是2C+Q=2COC+ H2O(g)=CO H2CO H2O(g)=CO+ H2。某次生产中将焦炭、 HzO(g)和空气(设空气中 N2和 Q 的体积之比为 4： 1,下同)混合反应，所得气体产物经分析，其组成如下表:气体CON2COHaQ体积(m3)(标准状况)x2012601.0根据上表可得出表中x=_，实际消耗了 _kg焦炭。(2)汽车尾气会排放氮的氧化物而污染环境

22、。已知气缸中生成NO 的反应为N2(g) +02(g)2N0(g)AH 0,若 1 mol 空气中含有 0.8 mol N2和 0.2 mol O2, 1 300C时在某密闭容器内发生上述反应且达到平衡。测得NO 的物质的量为 8X10一4mol，则该温度下的平衡常数K=_;汽车启动后，气缸温度越高，单位时间内NO 的排放量越大，原因是_(3)SO2和氮的氧化物都是空气中的有害气体，已知：2SQ(g) + 02(g)2S0(g)1AH=196.6 kJmol2N0(g) + 02(g)2N0(g)1AH=113.0 kJmol则反应 NO(g) + SQ(g)SO(g) + NO(g)的AH=

23、_kJ mol。25C时，一些物质的电离平衡常数如下表所示：化学式HCOHClO酒石酸)c32+c3c1.60.2xc6I一61=8.0 x10,贝Uc(H )=10molL,pH=6。15电离平衡常数K1=4.3x10一711Kz=5.6x1083.0 x10一4K1=9.1x10一5Kz=4.3x10回答下列问题：1 1常温下，将 0.1 molL的 HCIO 溶液与 0.1 molL的 NstCO 溶液等体积混合，所得溶液中各种离子浓度关系正确的是 _ (填字母)。A.c(Na+) c(CIO J c(HCQ) c(OH)B.c(Na+) c(HCQ) c(CIO J c(H+)C.c(

24、Na+) =c(HCIO) +c(CIO)+c(HCQ) +c(H2CO) +c(CO3)D.c(Na+) +c(H+) =c(CIO)+c(HCCT) + 2c(C&)+ 2E.c(HCIO) +c(H ) +C(H2CO) =c(OH ) +C(CQ )0.1 moIL1的酒石酸溶液与 pH= 13 的 NaOH 溶液等体积混合，所得溶液的pH 为 6,则c(HC4”C) +2C(C4H4O)=_molL1(列出计算式即可)。答案(1)4430(2)4X106温度越高，反应速率加快，平衡向右移动一 41.86一Q BCE 0.05 + 1010一3雾霾天气严重影响人们的生活，其中氮

25、氧化物和硫氧化物是造成雾霾天气的主要原因之一，消除氮氧化物和硫氧化物有多种方法。(1)用活性炭还原法可以处理氮氧化物。某研究小组向某密闭容器中加入一定量的活性炭和NO 发生反应：C(s) + 2NO(g)N2(g) + CQ(g) H=QkJ mol1。在TC时，反应进行到不同时间测得各物质的浓度如下：时间(min) 浓度(moIL一01020304050NO1.000.580.400.400.480.4800.210.300.300.360.36CQ00.210.300.300.360.361010 min 内，NO 的平均反应速率v(NO) =_ ,T1C时，该反应的平衡常数K=_ 。23

26、0 min 后，只改变某一条件，反应重新达到平衡，根据上表中的数据判断改变的条件可能是_(填字母)。a. 加入一定量的活性炭b. 通入一定量的 NOc. 适当缩小容器的体积16d. 加入合适的催化剂3若 30 min 后升高温度至EC,达到平衡时，容器中 NO N2、CO 的浓度之比为 5 : 3 : 3,则 Q_ (填“”、“ = ”或“v”)0。(2)NH3催化还原氮氧化物(SCR)技术是目前应用最广泛的烟气氮氧化物脱除技术。反应原理如图 1 所示：17由图 1 可知，SCR 技术中的氧化剂为 _ 。已知c(NQ) ：c(NO)= 1：1时脱氮效果最佳，若生成 1 mol N2时反应放出的

27、热量为QkJ。此时对应的脱氮反应的热化学方程式为 _图 2 是不同催化剂 Mn 和 Cr 在不同温度下对应的脱氮率，由图可知工业使用的最佳的催化剂和相应的温度分别为 _ 。(3)利用喷雾干燥法脱硫工艺是除去SO 的常见方法，先将含 SO 的废气溶于水，再用饱和石灰浆吸收。该温度下，吸收液中c(Ca2+) 一直保持为 0.70 mol L：已知Kp(CaSO) = 1.4X10_7,求吸收后溶液中的 sO_的浓度_(写出计算过程，结果保留2 位有效数字)_9答案(1)0.042 mol L min一1bc v(2)NO NO 2NH(g) + NO(g) +NO(g)=2N2(g) + 3H2O

28、(g)H=- 2QkJ molMn 200C左右解析(1)若 30 min 后升高温度至T2C,达到平衡时，容器中 NO 2、CO 的浓度之比为v0。由图 1 可知 SCR 技术中 NH 与 NO NQ 反应产物为 N2和水，故氧化剂为 NO NQ;脱氮c2效果最佳时 -=1 : 1，因此反应的热化学方程式为2NH(g) + NO(g) + NQg)=2N2(g)c一1N2H,CHg)(3)c(SO3-)=勒1.4X100.70-7molL-1=2.0X10-7molL5 : 3 : 3, Q= (3X3)+5佥，说明升高温度平衡向逆反应方向移动, 正反应是放热反应,NO图()】00 2闻别K

29、、屯壯500温度叱 图2-J-J J J fc-fc-4L14L1JL.JL. JIJIJISJIS ftft 5 5 3 3 2 2 I I脱專/%18+ 3H2O(g)H=- 2QkJ mol ;根据图 2 知 Mn 作催化剂时，在 200C左右脱氮率最高，Cr 作催化剂时，500C左右脱氮率最高，但二者的最高脱氮率差不多，使用Mn 作催化剂需要的温度低，更经济，因此使用的最佳的催化剂和相应的温度分别为Mn 200C左右。4碳氧化物、氮氧化物、二氧化硫的处理与利用是世界各国研究的热点问题。19消除汽车尾气中的 NO CO 有利于减少 PM 2.5 的排放。已知如下信息：2CO(g) + 2

30、NO(g) 2CO(g) + N(g) H= 748 kJ mol 2CO(g) + Q(g)=2CQ(g)Hb= 565 kJ mol1(1) 在一定条件下 N2 和 Q 会转化为 NO 写出反应的热化学方程式： _。(2) 为研究不同条件对反应的影响，在恒温条件下，向2 L 恒容密闭容器中加入 0.2 mol NO和 0.4 mol CO，在催化剂存在的条件下发生反应，10 min 时反应达到平衡，测得10 min内v(NO) = 7.5x103molL1 min1,则平衡后n(CO)=_mol，关于该平衡的下列说法正确的是_。a. 增大压强，平衡一定向右移动b. 其他条件不变，升高温度，

31、化学反应速率一定增大c.其他条件不变，若改为在恒压容器中进行，CO的平衡转化率比恒容条件下大d. 达到平衡后v正(NO) = 2v逆(N2)(3) 其他条件相同，tmin 时不同温度下测得 NO 的转化率如图所示。1IH20温度/KA 点的反应速度v正_(填“”、v”或=”)v逆，A、B 两点反应的平衡常数较大的是_ (填“A”或“ B”)。相同温度下等浓度的NHNO 和 NHNO 两份溶液，测得 NHNO 溶液中 C(NH)较小，试分析原因：_ 。0. 1 molL1NHkNO 溶液中离子浓度由大到小的顺序是 _ ,常温下 NO 水解反应的平衡常数 &=_ (保留两位有效数字)。(已知 HNO 的电离常数Ks = 7