2024北京高三一模化学汇编：原理综合题

2024北京高三一模化学汇编

原理综合题

1.(20241匕京人大附中高三一模］(NHQ2S2O8电化学循环氧化法可用于废水中苯酚的降解，示意图如图.

H2so4(NH4)2SO4SO；

溶液溶液

(1)(NH4)2S2O8的电解法制备

已知：电解效率n的定义为n(B尸n(通过电极的电子)2°°%

①也极b是极。

②生成工0；的电极反应式是—，

③向阳极室和阴极室各加入100mL溶液。制备sq；的同时，还在电极b表面收集到2.5xl0-4mol气体，气

体是。经测定口⑸。；)为80%,不考虑其他副反应，则制备的(NH/SZOK的物质的量浓度为mol/Lo

(2)苯酚的降解

己知：SO,具有强氧化性，Fc2+浓度较高时会导致SO」猝灭。S?0；•可将苯酚氧化为CO2,但反应速率较慢。

加入Fe2+可加快反应，过程为：

2+3+

i.S2O;+Fe=SOt+SO4+Fe

ii.SO4将苯酚氧化

①SO,氧化苯酚的离子方程式是一o

②将电解得到的含工。；溶液稀释后加入苯酚处理器，调节溶液总体积为IL,pH=I,测得在相同时间内，不

同条件下苯酚的降解率如图。

川0

稹

述

8

建

直6A

£

4

窗0L

柒20L

0I-

4mmolFev4mmolFe

用等物质的量的铁粉代替FeSCh,可明显提高苯酚的降解率，主要原因是,

(3)苯酚残留曷的测定

已知：电解中转移Imol电子所消耗的电量为F库仑

取处埋后的水样100mL,酸化后加入KBr溶液，通电。电解产生的Bn全部与苯酚反应，当苯酚完全反应

时，消耗的电量为a库仑，则样品中苯酚的含量为g/Lo(苯酚的摩尔质量：94g/mol)

2.(2024北京顺义高三一模)工业废气中的硫化氢是一种无色有毒的气体。根据硫化氢的性质，可采取不

同的处理方法。

(1)氧化法(克劳斯法)，其原理是：

FhS一^-»SO2*>S

已知：2H2S(g)+3O2(g)=2SO2(g)+2H2O(l)△H=・U72kJmol」

1

S(s)+O2(g)=SO2(g)AH=-297kJmol-

第②步反应的热化学方程式为O

(2)热分解法,其原理是:2H2s(g)kS2(?)+2H2(g)。不同温度和压强下,H2s的平衡转化率变化如图。Pi_

P2(滇“〉”或"v”)，原因是o

宰60r

、

务

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家:

奈

头

笆30*^***^^

少

H

।1।।।।।

9009501000

温度日：

(3)直接电解法,可回收S和H2。

楮性以极为怡性电极

阳离了交换膜

资料：

i-H2s溶液中含硫微粒的物质的量分数随pH变化如图。

ii.(x-l)S+S2-kS1(黄色溶液)：S；与酸反应生成S。

①直接电解H2s酸性溶液(pH=5),容易出现电解反应不能持续进行的情况，结合电极反应式分析其可能的

原因O

②工业上，常用烧碱吸收H2S,将吸收后的溶液(pH=13.2)先进行电解，再用电解后的黄色溶液吸收H2s生

成So反应生成S的离子方程式是O

⑷间接电解法。先用FeCb溶液吸收含H2s的工业废气，所得溶液用惰性电极进行电解。

FeCl）Fe"Q惜件Q

溶液一|「,电极、

反

应

池

—t溶液t阳肉干

t交换脱

s沉淀

①反应池中发生反应的离子方程式是0

②该装置实验有两个显著优点：a.H2s的原子利用率100%；b.o

⑸碱性溶液吸收法。

2

已知：25C时，H2s的电离常数K&产9.1x10-8、Ka2=lJxlO*；己CO3的电离常数Kai=4.3xl0数

Ka2=5.6xlO->'o用Na2cO3溶液吸收含H2s的工业废气，反应的离子方程式是。

3.（2024北京门头沟高三一模）氨是一种重要的化工原料，迄今为止，人类仍然在追求低成本、高产率的

合成氨技术。

I.%、凡直接合成氨。

⑴根据图1所示的能量转换关系，$、也合成NH,的热化学方程式为。

N(g)+3H(g)

G

O

EENH(g)+2H(g)

.td^8)@NH2(g)+H(g)

)3

*、

髭

f2i3

寸jN2(g)+1H2(g)

零NH3(g)

图1能依转换关系

（2）为了解决合成家反应速率和平衡产率的矛盾，选择使用氏-TQz-xHy双催化剂，通过光辐射产生温

差。使N三N在（填“热Fc”或“冷Ti”，下同）表面断裂，氨气在表面生成，有利于提高合成氨的

反应速率和平衡产率。

II.电化学法合成氨。

还原还原

应用电化学原理，硝酸盐-亚硝酸盐一氨，实现了高效合成家，装置如图2。

NM

图2

（3）生成NO；的电极反应式是。

（4）当电路中有2moi电子通过时，一定量的NO：被还原生成0.6molNO；和molNH3。

III.氯化镁循环法（MCC）合成氨。

⑸选用试剂《完成转化。

①选用H?0进行转化，将Mg3N?置于H?0中能释放出NH»反应的方程式是。

②诜用NH£1固体讲行转化，依据合成氨的过程（如图3）,写出合成就的总反应方程式:

H2O

图3

③相比于Hq,用NH4cl固体转化MgiN2的优点有（写出一条即可）。

4.（2024北京丰台周三一模）AOPs（高级氧化技术）通过产生OH（羟基自由基）能有效去除废水中有机污染

物。

I.芬顿反应是AOPs中使用最广泛的方法，主要反应过程如下：

2++3+

i.Fe+H2O2+H=Fe+OH+H2O（快反应）

ii.OH+OMTCO2+H2O（快反应，OM为有机物）

iii.2Fe3++H?O2=2Fe2++O2+2H-（慢反应）

反应过程中存在副反应：OH+Fe2++H+=Fe3++川0。

⑴决定芬顿反应速率的是过程（填或“iii”）。

（2）0H氧化苯酚的化学方程式为o

II.用铁粉代替Fe2+,并加入硼（B）,可加快F/+转化为Fe?+,提高有机污染物的去除率。

（3）①B与Fe»反应生成硼酸（H3BO3）的离子方程式为。

②相同时间内，铁粉投加量与有机污染物去除率的关系如下图所示（k越大，去除效果越好）。铁粉质量浓度

大于0.02g•LT时，有机污染物去除率下降的原因可能是o

一

E工

殳

孩

泥

芟

照

III.相比「传统的芬顿反应，电芬顿反应具有无需投加H2O2等优点。该方法是利用02在电极放电生成

H2O2,与加入的Fe2+构成芬顿体系，如图I所示。

图1

（4）石墨做极。

（5）溶液pH对H2O2生成量的影响如图2所示。

(60

L-pH=3.0—pH=5.0

・0

5-pH=7.0—pH=9.1

OEO40

<(60,34)

30

超0

送2

z

o1o

x

306090120150180

电解时间/min

图2

①pH=3,电解时间在0~60min内，v(H?O2)=molL'min'o

②电解相同时间，随着溶液pH升高，生成的H2O2浓度逐渐减小，结合电极反应式分析原因。

5.(2024北京四中高三一模)工业烟气中常含有NOx(NO、NO二)。用NaCIO溶液将NO,氧化为NO；,实

现烟气中NO、的脱除。

(□NO,在大气中会形成酸雨。NO形成酸雨的化学方程式<,

⑵用NaCIO溶液中加入硫酸，研究初始pH对NO、脱除率的影响，结果如图所示。

6c

%5c

>4c

^3c

道2c

O

N1c

C

已知：NQ脱除率=些嚅奇吆⑼％

①结合离子方程式解释不用盐酸调节NaCIO溶液初始PH的原因是_________。

②将pH=3.5时NaCIO溶液脱除NO的离子方程式补充完整：。

.NO+.+.~.NO；+.C「+.

③pH<5.5时，分析NO、脱除率随溶液初始pH升高而增大的可能原因：o

(3)用C。分别将脱除前后的NO,全部转化为NO?,并用库伦仪测定NO2的量，可计算NO,脱除率。库伦

仪工作的原理和装置如下：

检测前，电解质溶液中的c(l2)//「)保持定值时，电解池不工作。NO2进入电解池后与「反应，库伦仪便

立即自动进行电解到c(k)/c(「)又回到原定值，测定结束。通过测定电解消耗得电量可以求出NO?的物质

①NO?载电解池中被r还原为NO的离子方程式为o

②将脱除前、后等体积的烟气分别用上述装置进行测定，电解时转移电子的物质的量分别为amol、bmolo

NR的脱除率是o

③测量结束后，电解池中还检测到少量NO,和NO>这将导致NO?测定结果(填"偏苛’或”偏

低”)，需进行校正。

6.（2024北京四中高三一模）某小组验证"2Fe"+21H2Fe?++（反应A）存在限度，并探究外加试剂对

该平衡的影响。

（1）从正反应方向探究实验。取5mLO01molL」KI溶液，加入2地0.0所01匚艮。3笛8^^1）,溶液呈棕

黄色，不再发生变化。

①通过检测出,证实反应A存在限度。

②加入CCL，振荡，平衡向移动。

③除反应A外，KI还发生_____（写方程式），促进Fe"与「的反应。

⑵从逆反应方向探究实验：向碘水（含淀粉）中加入酸性FMO,溶液，无明显变化。未检出Fe匕

①甲同学认为加入Ag2s04溶液可增大Fe?，与k的反应程度。甲同学依据的原理是。

②验证：加入Ag2s0«溶液，产生沉淀a,溶液蓝色褪去。能检出Fe“。

（3）乙同学认为碘水中含有「，加入Ag2sO,溶液也可能产生沉淀。做对照实验：直接向碘水（含淀粉）中加入

Ag?S（）4溶液。产生沉淀，溶液蓝色褪去。

查阅资料：3I2+3H2O5HI+HIO,

实验验证：

NaCl溶液;过滤厂际~1―溶液、淀松、心如跳*

F溶液--------jj------滤液1|------——＞溶液变蓝

凝示1过量Ag2s0,溶液

―'―四过量KI野野画可H2sol淀城溶液变蓝

已知：^p（AgI）=8.5xlO-'\K£AgIOj=32x10-8（微溶）

①HI中K【溶液的作用是o

②IV中KI溶液的作用是（用离子方程式表示）。

检验、比较沉淀a、b的成分，可明确物质的作用。

（4）问题思考：向FeSC\与碘水的混合液中加入Ag?S。4溶液，可能发生如下反应：

i.Fe2+与L在Ag+的促进下发生的氧化还原反应

ii.L与ILO在Ag+促进下发生的反应

iii.Fe?+与Ag+的反应

确认是否发生反应iii，设订实验：将反应后混合物过滤，o

供选择试剂：稀HNO,、Na2sq，溶液、KI溶液

已知：Agl、AgK可溶于NaS。,溶液；Agl难溶于稀HNO3

7.（2024北京石景山高三一模）我国科学家设计的化学链重整联合CO?捕集制H2系统如下图所示：

燃料空气

CH4(H2O)O2,N2

（1）空气反应器中发生_________反应（填“吸热”或“放热

⑵重整气中有H2、CO、CO2、CH4和H2O,燃料反应器中CH4和NiO反应的化学方程式有。

（3）CaO吸收反应器中还发生蒸汽变换反应（CO与水蒸气或CH4与水蒸气反应）

①ImolCH』和水蒸气生成CO2和H2吸收热量165kJ,1molCH4和水蒸气生成CO和H?吸收热量206

kJ,CO(g)+H2O(g)=H2(g)+CO2(g)bH=

产品气中H、的物质的量八八壮咫土产品气中CO2的物质的量

②反应温度对H,产率（）、CO,捕集率（重整气中通的物质的量）及产口口气』成的

燃料中CH,的物质的量

影响如下图所示:

2Q00o40C

100%

/凝

80#

9o0求

60旅

一3

还

40一

19『

及

08o0=

。

2。

7O06，

1。

O，

2060J

2.7-1--------1----------1--------1--------1-------1-10

600620640660680700600620640660680700

吸收反应温度/空吸收反应温度/℃

图1图2

结合化学方程式说明图1中温度升高CO2捕集率降低的原因；解释图2中温度升高比体积分数

降低的原因o

（4）燃料反应器和吸收反应器中加入水蒸气的作用o

参考答案

_

1.(1)阳2SO；--2c=S2O«020.02

⑵OH+28so「+llHq=6CO2T+28SO：+28FTFe缓慢释放Fe2+,使c(Fe2+)较低，减弱

了Fe2+对SO；的猝灭作用；且Fe可以和产生的Fe3+反应，继续补充Fe2+

【详解】(1)①由图可知在b极区SO：转化为邑0：,化合价升高，所以是电解池的阳极区，答案为：

阳；

②电极反应式是2SO。2ss2。；"答案为：2SO：-2e-=S2。；；

③氧元素在阳极区失电子，所以生成的气体可能是氧气，物质的量为2.5x10-imol,所以转移电子的物质的

量为4x2.5xl0'mol=l()3mo],转移电子总物质的量为5xlO’mol，参与2S0：-2-S2O；反应的电子的物

质的量是4xl(y'mol,所以(NHSSzOs的物质的量是2x10^01,由c=?二备号m%=0.02m%,答案

为：02,0.02；

(2)

①S0,氧化苯酚时自身被还原为硫酸根离子，苯酚转化为二氧化碳，离子方程式是C^OH+

28SO4+11H2O=6CO2T+28SO；+28H',答案为：—OH+28SO4+11H2O=6CO2?+28SO；+28H*；

②Fe缓慢释放Fe2+,使c(Fe?+)较低，减弱了Fe?+对SO；的猝灭作用；且Fe可以和产生的Fe3+反应，继续

补充Fe2+；

(3)反应为2B「2e=Br2,3Br2苯酚，所以苯酚的物质的量为J=x：mol=±mol,则样品中苯酚的含

Fx236F

亘wa._100〃940a.攸、心4940a

量为一x9n4?----g/L=----g/fL,答案为：----。

6F1000」6F66F

2.(1)SO2(g)+2H2S(g)=3S(s)4-2H2Oa)AH=28(kJmoH

(2)<同温下，H2s的平衡转化率受压强影响，因此S?为气体。该反应是气体体积增大的反应，

压强增大，平衡逆向移动，H2s的平衡转化率减小

(3)阳极：H2s-2e-S1+2H:生成的S覆盖在阳极上，阻止反应持续进行S+H2S-(x-l)S1+2HS-

(4)H2s+2Fe3+=2Fe2++Sl+2H+FeCb溶液可以循环使用

(5)CO3-+H2S=HS+HCO；

【详解】(1)第②步反为SCh(g)+2H2s(g)=3S(s)+2H2O⑴，设反应a：2H2s(g)+3O2(g)=2SO2(g)+2H2。⑴;反

应b：S(s)+O2(g)=SO2(g)；根据盖斯定律可知，②;a-3b,则SCh(g)+2H2s(g)=3S(s)+2H2O⑴AH=-

281kJmol1；

(2)由图可知，压强改变会影响硫化氢的转化率，说明S2为气体，则压强增大，平衡逆向移动，硫化氢

转化率降低，则Pl<P2；原因是：同温卜，H2s的平衡转化率受压强影响，因此S2为气体。该反应是气体

体积增大的反应，压强增大，平衡逆向移动，H2s的平衡转化率减小；

(3)①由图可知，酸性条件时，存在形式是硫化氢分子，由于阳极硫化氢发生氧化反应而生成硫单质，

硫单质不导电，覆盖在石墨电极表面，从而导致石墨电极导电性下降，故答案为：阳极：H2S-2e

=SJ+2H+,生成的S覆盖在阳极上，阻止反应持续进行；

②根据信息可知，电解后的黄色溶液中含有S：,则其与硫化氢反应生成单质硫，离子方程式为：S：

+H2S=(X-1)S1+2HS；

(4)①反应池中含有三价铁和硫化氢，两者反应生成二价铁和单质硫，总反应为：

3+2++

H2S+2Fe=2Fe+Sl+2H；

②根据图示可知，通过电解生成三价铁和氢气，则该装置实验有两个显著优点：a.H2s的原子利用率

100%；b.FeCb溶液可以循环使用；

(5)硫化氢的一级电离常数大于碳酸的二级电离常数，但是小于其一级电离常数，根据强酸制备弱酸的

原理可知，相应的离子方程式为：CO；-+H2S=HS+HCOJO

13

3.(1)—molN2(g)+—molH2(g)«N2(g)AH=-45kJ/mol

(2)热Fe冷Ti

C

⑶NO3+2+H,O=NO,+2OH

(4)0.1

(5)Mg3N2+6H2O2NH3T+3Mg(OH}JMg3N2+6NH.1Cl=3MgCI2+8NH3T氨的收率高，

原子利用率高

【详解】(1)化学反应的能量变化等于反应过程断裂化学键吸收的能量-形成化学键释放的能量，根据图像

13

分析，3moiN?(g)与jmolHzQ)反应牛.成ImolNKg)的反应热为

AH=[(473+654)-(339+397+436)]kJ/mol=-45kJ/mol,NP也合成N%的热化学方程式为

3

—molN2(g)+—molH^(g).N.(g)AH=-45kJ/mol；

13

故答案为：-molN2(g)+-molH2(g)=N2(g)AH=-45kJ/mol；

(2)N三N键能较大，使N三N断裂需要吸收能量，故N三N断裂在催化剂“热Fe”表面进行，有利于提高

速率，而氨气生成是形成N-H键的过程会释放能量，在催化剂“冷Ti”表面进行，有利于平衡正移：

故答案为：热Fe；冷Ti；

还0还品

(3)根据题意可知，高效合成级应用电解原理，实现硝酸盐-亚硝酸盐.氨，从装置图分析其电解质

溶液呈碱性，则生成NO；的电极反应式是NO；+2e-+H2O=NO；4-2OH-；

故答案为：NO,+2e-+H,O=NO；+2OH-

⑷根据电极反应式NO；+2C+H2O=NO2+2OH,NO；被还原生成().6molNO；转移电子为|.2mol,则

NO；被还原生成NH,转移电子为2moi-1.2mol=0.8mol,由电极反应式NO；+8L+6HQMNH,T+9OFT可计

算生成的NH,物质的量为0.1mol：

故答案为：0.1；

(5)根据题中信息，将Mg'N?置于H?0中能释放出NH；,同时还生成Mg(OH)”故反应方程式为：

Mg3N2+6H2O=2NH5T+3Mg(OH)nI；

根据图示可知，氮化镁和氯化镂反应生成氨气和氯化镁，故合成氨的总反应方程式是

Mg,N2+6NH4Cl=3MgCl2+8NH,"；

NH3极易溶于水，选用水完成转化，生成的氨有部分溶于水，氨的收率低，原子利用率低，选用NH’Cl固

体转化生成的MgCl?可以循环利用，故相比于H2O,用NH£1同体转化MgK2的优点有氨的收率高，原子

利用率高；

故答案为：Mg3N2+6H2O2NH3T+3Mg(OH)21；Mg3N2+6NH,,Cl=3MgCl2+8NH,T；氨的收率高，原

子利用率高。

4.(I)iii

(2)QH5OH+28OH=6CO2+17H2O

(3)B+3Fe3++3H2O=H3BO3+3Fe2++3H+产生的F/+量较多，Fe2+和OH发生副反应，c(OH)

下降，导致反应ii速率下降

(4)阳

+

(5)凶匠02+2e-+2H=H2O2

60

【详解】(1)慢反应速率决定总反应速率，决定芬顿反应速率的是过程iii。

(2)根据OH+OM-CO2+H20,OH氧化苯酚的化学方程式为C6H50H+28OH=6CO2+17H2O；

(3)①B与Fe3+反应生成硼酸(H3BO3),Fe3+被还原为Fe2+,离子方程式为B+3Fe3++3比0=H3BO3+

3Fe2++3H\

②铁粉质量浓度大于0.02g-LT时，产生的Fe?+量较多，Fe?+和OH发生副反应，c(OH)下降，导致反应ii

速率下降。

(4)利用02在电极放电生成H2O2,氧气发生还原反应，通入空气的电极为阴极，则石墨做阳极.

34xl()7g

(5)①pH=3,电解时间在0~60min内，《W。2)=34g/mol'v(H2O2)=

IL

1^0>ol4.=lxl02molL.ln.n.l>

60min60

②阳极发生反应O2+2e-+2H+=H2O2,随着溶液pH升高，氢离子浓度降低，反应速率减慢，电解相同时

间，生成的H2O2浓度逐渐减小。

5.(1)4NO+3O2+2H,O=4HNO,

(2)盐酸具有还原性和NaClO发生氧化还原反应C「+CICT+2H++也0

2NO+3HC1O+H3O2NO；+3CP+5H*溶液pH高，c(H~)小，有利于

2NO+3HCIO+H2O3CP+2NO；+5H*2NO>+HCIO+H2O=C「+2NO；+3H+正向进行,NO,脱除

率大

(3)NO,+2F+2H3PO4=NO+1,+2H,PO；+H,O^^xl(X)%偏低

a

【详解】(1)NO极易与6反应生成NCh,NO?结合水生成HNO3,总反应式配平可得：

4NO+3O2+2H,O=4HNO?0

+

(2)①盐酸具有还原性，与NaQO发生氧化还原反应Cl+C1O+2H=C12+H2O,因此不能选用盐酸；

②pH=3.5时，NaClO溶液中C1元素主要以HCIO形式存在。脱除NO时，C1化合价降低2价生成CT,

NO中N化合价升高3价生成NO；,根据电子得失守恒，HCIOTQ-配3,NO-NO；配2,再根据电荷守

恒，产物中放5个H+,根据原子个数守恒，反应物中补一个H2。，即

2NO+3HC1O+H,O2NO；+3CE+5H+；③溶液pH高，c(H*)小，有利于

2NO+3HC1O+H2O_2NO；+3CP+5H"^I2NO,+HCIO+H,0—CP+2NO；+3H♦正向进行，NO,脱除

率大。

(3)①反应过程中，「被氧化为12,NO?转化成NO,根据化合价升降守恒可配平四种物质系数为2r+

NCh-b+NO,前面多一个O,结合2个H+生成一分子H2O,因为H3P。4是弱酸，在离子方程式中不能

拆，因此反应式可表达为：NO2+21-+2H3PO4=NO+12+2H2PO；+H2O；②被脱除的NOx可转移电子为

a-b,因此脱除率="/100%；电解池中的少量NO,和NO?由NO?发生岐化反应生成，因此造成库伦仪

a

的耗电量减小，这将导致NO］测定结果偏低。

6.(1)Feu正反应方向r+kRf"

(2)生成Agl沉淀,c(I)降低，2Fe"+2「=2Fe2rI?逆向进行(生成Agl沉淀，提高了12的氧化能力)

(3)还原103AgIO3(s)+r(aq)AgI(s)+IO；(aq)

(4)方法一：取滤渣，加入足量Na2s2。3溶液，过滤，若有固体剩余，加入稀HN03,产生的气体遇空气变

红棕色，说明滤渣中含银，iii成立

方法二：取滤渣，加入足量KI溶液，过滤，若有固体剩余，加入稀HNO3,产生的气体遇空气变红棕色，

说明滤渣中含银，市成立

【详解】(1)①溶液中检测出Fe“，说明Fe"未完全转化为Fe?+,证明该反应存在限度；

②加入CQ-振荡，反应生成的碘被CC14萃取，使得平衡向正反应方向移动；

③KI中的碘离子能与反应A生成的单质碘发生反应r+i,E,消耗生成的碘，从而使平衡向正反应方

向移动；

(2)加入AgzSO」溶液，碘离子与银离子结合生成Agl沉淀，碘离子的浓度减小，

2F/++2r・2Fe2++h平衡逆向移动，可增大Fc?+与I?的反应程度，同时生成的Agl沉淀，提高了k的

氧化能力，Fe?+被氧化成Fe〃的反应程度增大；

(3)①由图可知，步骤HI中加入KI溶液后，淀粉溶液变蓝，根据说明KI将滤液中的IO；还原成了I；

②已知312+3也0.5HI+HIO3,则沉淀b为Age和Agl,

178

/fsp(Agl)=8.5x]0-<(AgIO3)=3.2xIO-,加入KI可将AgIO1转化成Agl,反应的离子方程式为

AglO3(s)+r(aq)AgI(s)+IO；(aq)o

(4)若Fc?+与Ag+发生反应，会有单质银生成，确认是否发生反应iii,只需检验是否有单质很生成，因

此取滤渣，加入足量Na2s2。3溶液，过滤，若有固体剩余，加入稀HNCh，产生的气体遇空气变红棕色，

说明滤渣中含银，iii成立；或者取滤渣，加入足量KI溶液，过滤，若有固体剩余，加入稀HN