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主题三化学反应原理

(考试时间:75分钟试卷满分:100分)

可能用到的相对原子质量:H-1C-12N-14O-16S-32Cl-35.5Na-23K-39Cr-52Mn-55

第Ⅰ卷(选择题共39分)

一、选择题(本题共13个小题,每小题3分,共39分。在每小题给出的四个选项中,只有一项是符合题目

要求的)

1.下列有关金属防腐措施的说法不.正确的是

A.金属导线外包裹塑料B.钢闸门与电源正极连接

C.海轮外壳上装若干锌块D.家用铁锅使用后擦干水分

【答案】B

【解析】A.金属导线外包裹塑料可以隔绝导线与潮湿空气的接触,不能形成原电池,减缓金属导线的腐蚀,

A正确;B.钢闸门与电源正极连接会使钢闸门成为电解池的阳极,加速钢闸门的电化学腐蚀,不能起到防

腐的作用,B错误;C.在海轮外壳上焊接锌块可以在海水中构成铁锌原电池,金属性强于铁的锌是负极,

发生氧化反应被损耗,铁是正极被保护,C正确;D.家用铁锅使用后擦干水分可以防止铁锅在潮湿空气中

形成原电池,减缓铁锅的腐蚀,D正确;故选B。

2.碳单质有许多存在形态:石墨、金刚石、C60、石墨烯等。石墨烯是一种以碳原子紧密堆积成单层二维

蜂窝状结构的新材料,石墨烯一层层叠起来就是石墨(图1)。石墨烯可以弯曲,柔韧度很好,可以形成富勒

烯、碳纳米管等(图2)。下列有关说法不.正.确.的是

A.石墨、金刚石、C60互为同素异形体

B.石墨烯和乙烯互为同系物

C.已知C(石墨)C(金刚石)是吸热反应,则石墨比金刚石稳定

D.石墨烯和金刚石的物理性质有很大差异,这是因为碳原子排列方式不同

【答案】B

【解析】A.同素异形体的定义:同种元素形成的不同单质;石墨、金刚石、C60都是碳元素的不同单质,

互为同素异形体,故A正确;B.同系物是指结构相似、分子组成上相差1个或若干个“CH2”原子团的有机

化合物,石墨烯是碳元素构成的单质,乙烯结构简式为CH2=CH2,二者不互为同系物,故B错误;C.物

质的稳定性与能量的关系:能量越低,物质越稳定;已知C(石墨)C(金刚石)是吸热反应,即金刚石的能

量比石墨的能量高,则稳定性石墨大于金刚石,故C正确;D.石墨烯是单层二维蜂窝状结构,金刚石是

空间立体网状结构,由于碳原子的排列方式不同,故其物理性质(如硬度、导电性等)有很大差异,故D

正确;故答案选B。

3.(2024·江苏南京·模拟预测)常温下,下列各组离子在指定溶液中一定能大量共存的是

3+2+2--

A.澄清透明的溶液中:Fe、Mg、SO4、Cl

cOH-

B.=106的溶液中:NH+、K+、AlO-、NO-

cH+423

-2-2-+

C.碱性溶液中:ClO、S、SO3、Na

2++-2-

D.与Al反应能放出H2的溶液中:Fe、K、NO3、SO4

【答案】A

3+2+2--

【解析】A.澄清透明的溶液中,Fe、Mg、SO4、Cl四种离子之间不发生任何反应,能大量共存,A正

cOH-

确;B.=106的溶液显碱性,NH在碱性溶液中不能大量存在,B错误;C.ClO-具有氧化性,与

cH+4

2-2-

具有还原性的离子S、SO3可发生氧化还原反应,不能大量共存,C错误;D.与Al反应能放出H2的溶液

2+-+2+-

可能呈酸性也可能呈碱性,在酸性溶液中,Fe、NO3和H发生氧化还原反应,在碱性溶液中,Fe与OH

发生反应生成沉淀,不能大量共存,D错误;故选A。

(24-25高三上·江苏苏州·期末)阅读下列材料,完成下列4~6小题。

碳族元素及其化合物在自然界广泛存在且具有重要应用。甲烷是清洁能源,燃烧热大(890.3kJmol1),完全

燃烧生成CO2,CO2催化加氢可制CH4;Na2CS3是一种杀菌剂;电解还原SiO2可制得半导体材料晶体Si,

四氯化锗水解可得到;醋酸铅易溶于水,难电离,醋酸铅溶液可用于吸收

(GeCl4)GeO2[CH3COO2Pb]H2S

气体。

4.下列说法正确的是

A.晶体Si属于分子晶体

2

B.1molCS3中含有σ键数为3mol

C.GeCl4的空间构型为平面正方形

D.CO2中的C原子和SiO2中的Si原子杂化方式相同

【答案】B

22

【解析】A.晶体Si属于共价晶体,A错误;B.CS3中1个C连接3个S原子,则1molCS3中含有σ键

441

数为3mol,B正确;C.GeCl的价层电子对数44,空间构型为正四面体,C错误;D.CO中

422

的C原子与O原子以双键结合,则杂化方式为sp,SiO2中的Si原子与O原子以单键结合,则Si原子杂化

方式sp3,D错误;故答案为:B。

5.下列化学反应表示正确的是

1

A.甲烷的燃烧:CH4(g)2O2(g)CO2(g)2H2O(g)ΔH890.3kJmol

2

B.电解还原SiO2制高纯Si的阴极反应:SiO24eSi2O

C.水解GeCl4制GeO2:GeCl42H2OGeO24HCl

2

D.醋酸铅溶液吸收H2S气体:PbH2SPbS2H

【答案】C

【解析】A.燃烧为放热反应,则甲烷的燃烧热H890.3kJ/mol,A错误;B.阴极发生还原反应,

2

SiO24eSi2O,B错误;C.水解GeCl4制GeO2:GeCl42H2OGeO24HCl,C正确;D.醋酸

铅溶液吸收H2S气体:(CH3COO)2PbH2SPbS+2CH3COOH,D错误;故答案为:C。

Ni/SiO2

6.下列有关反应CO2(g)4H2(g)CH4(g)2H2O(g)的说法正确的是

A.反应的ΔS>0

2

cCH4cH2O

B.反应的平衡常数表达式K=4

cCO2cH2

C.反应的ΔH=4EC-H+4EO-H-2EC=O-4EH-H(E表示键能)

D.反应在高温、高压和催化剂条件下进行可提高H2的平衡转化率

【答案】B

【解析】A.该反应气体分子数减少,熵变小于0,A错误;B.平衡常数等于生成物浓度幂次方乘积除以

反应物浓度幂次方,B正确;C.反应热为生成物键能总和减去反应物键能总和,C错误;D.催化剂改变

反应速率,不能提高转化率,D错误;故答案为:B。

7.(25-26高三上·江苏苏州·阶段练习)科学家利用氨硼烷设计成原电池装置如题图所示,该电池在常温下

即可工作,总反应为NH3BH33H2O2NH4BO24H2O。下列说法错误的是

A.b室为该原电池的正极区

B.a室发生的电极反应式为NH3BH32H2O6eNH4BO26H

C.当有6mol电子转移时,理论上消耗H2O2的量为6mol

D.其他条件不变,向H2O2溶液中加入适量硫酸能增大电流强度

【答案】C

【解析】A.根据总反应可知H2O2被还原,所以b室发生的是还原反应,为原电池的正极区,A正确;B.根

+-

据总反应可知电池放电时NH3·BH3被氧化得到NH4和BO2,结合电子守恒和元素守恒可得电极反应式为

NH3BH32H2O6eNH4BO26H,B正确;C.由总反应可知,H2O2被还原为H2O,O从-1价降

至-2价,每3molH2O2得到6mol电子,当有6mol电子转移时,理论上消耗H2O2的量为3mol,C错误;

D.硫酸为强电解质,加入适量的硫酸,可以增加溶液中离子浓度,增强导电能力,增大电流强度,D正确;

故选C。

1

8.(2025·江苏·一模)室温下,用0.1molL的氨水吸收SO2,再向溶液中通入O2。已知

285

Ka1H2SO31.310、Ka2H2SO36.210,KbNH3H2O1.810。下列说法正确的是

A.0.1molL1的氨水:10pH11

12

B.向0.1molL的氨水中通入适量SO2得pH7的溶液:cNH4cHSO3cSO3

2

C.NH4HSO3溶液中:cHcH2SO3cOHcSO3cNH3H2O

cHSO3

D.向吸收了足量SO2的溶液中通O2,反应过程中的值增大

cH2SO3

【答案】C

1-+

【解析】A.NH3H2O的电离程度较小,则cNH3H2O0.1mol/L,0.1molL的氨水中,cOHcNH4,

10-141

则该溶液中,cOH-1.81050.1mol/L1.8103mol/L,cH+mol/L=10-11mol/L,

1.810-31.8

1113

溶液的pHlg10lg1.81111.38,A错误;B.室温下溶液的pH=7,溶液呈中性,则c(H+)

1.82

-++-2-

=c(OH),溶液中存在电荷守恒cHcNH4=cHSO3+2cSO3cOH,则

+-2-+-2-

cNH4=cHSO3+2cSO3,cNH4>cHSO3+cSO3,B错误;C.NH4HSO3溶液中存在电荷守恒

++-2-

cH+cNH4=cHSO3+2cSO3+cOH,存在物料守恒,

+-2-

cNH3H2O+cNH4=cHSO3+cSO3cH2SO3,根据电荷守恒和物料守恒得,

2

cHcH2SO3cOHcSO3cNH3H2O,C正确;D.向吸收了足量SO2的溶液中通O2,H2SO3

+

被氧化为H2SO4,溶液酸性增强,溶液中c(H)增大,温度不变,电离平衡常数不变,反应过程中

-

cHSO3K

a1减小,错误;故选。

=+DC

cH2SO3cH

9.(2025·江苏徐州·二模)某小组为探究一系列物质的性质,设计如图所示实验:

下列叙述正确的是

A.Ⅰ中用铜片替代石墨,上述实验现象相同

B.Ⅱ中NaHS溶液被氧化生成SO2

C.其他条件相同,拆去热水浴,Ⅲ中褪色更快

D.用盐酸和BaCl2溶液可以检验Ⅳ中的氧化产物

【答案】D

【解析】根据装置图可知:装置Ⅰ含有直流电源,该装置Ⅰ为电解池,其中Fe电极连接电源的负极,则Fe电

---

极为阴极,C电极连接电源的正极为阳极。阳极上Cl失去电子发生氧化反应:2Cl-2e=Cl2↑,产生Cl2。反

应产生的Cl2进入装置Ⅱ,与NaHS发生氧化还原反应产生S单质,使溶液变浑浊;Cl2进入装置Ⅲ,氯气与

2-

水反应产生的次氯酸具有强氧化性,能够使品红溶液褪色;Cl2进入装置Ⅳ,Cl2将Na2S2O3氧化为SO4,

-2-2+

Cl2得到电子被还原为Cl,SO4与Ba反应产生BaSO4沉淀,可用BaSO4既不溶于水,也不溶于酸的性质

2-

来检验SO4的存在。A.根据上述分析可知:装置Ⅰ为电解池,石墨电极连接电源正极,作阳极,由于石墨

----

不活泼,为惰性电极,由于离子放电能力:Cl>OH,石墨电极发生反应:2Cl-2e=Cl2↑,发生反应产生Cl2;

-2+

若用铜片替代石墨电极,由于Cu电极为活性电极,则阳极反应变为:Cu-2eCu,无Cl2生成,导致后续各

-

个装置实验现象不同,A错误;B.装置Ⅱ中NaHS溶液中阴离子HS的S为-2价,具有还原性,Cl2具有氧

--

化性,能够氧化HS变为难溶于水的S单质,因此装置Ⅱ中产生淡黄色沉淀,而不是将HS氧化为SO2,B

错误;C.其他条件相同,若拆去热水浴,则由于反应温度降低,导致反应Ⅲ装置中品红褪色会减慢,C错

2--

误;D.装置Ⅳ中Na2S2O3会被阳极产生的Cl2被氧化的产物可能为+6价的SO4,Cl2得到电子被还原为Cl,

2-

可以先用盐酸酸化排除杂质离子如CO3的干扰,然后再滴加BaCl2溶液,若生成既不溶于水,也不溶于盐

2-

酸的BaSO4白色沉淀,就达到检验氧化产物SO4的目的,D正确;故合理选项是D。

10.(25-26高三上·江苏·月考)一定温度下,向0.1mol·L-1硝酸银溶液中滴入稀氨水,发生反应Ag++

2NH3[Ag(NH3)2],溶液中pNH3与δ(X)的关系如图所示。已知pNH3=-lg[c(NH3)],

⇌nX

++-10

δ(X)=++(X代表Ag或[Ag(NH3)2])。已知该温度下Ksp(AgCl)=1.8×10,下列说法

nAg+n{[AgNH32]}

正确的是

A.图中δ1代表的是δ{[Ag(NH3)2]}

++++--

B.该溶液中c(Ag)+c{[Ag(NH3)2]}+c(NH4)+c(H)=c(NO3)+c(OH)

C.向该溶液中滴入稀硝酸,δ{[Ag(NH3)2]}增大

+--6.5

D.AgCl+2NH3[Ag(NH3)2]+Cl的平衡常数K=1.8×10

【答案】B⇌

c(NH)c(NH)++

【解析】A.pNH3=-lgc(NH3),pNH3越小,3越大,随3增大,反应Ag+2NH3[Ag(NH3)2]

++

右移,[Ag(NH3)2]的物质的量分数δ增大,图中δ2随pNH3减小而增大,故δ2代表δ{[Ag(NH3)2]},A错误;

++++-+

B.根据电荷守恒可得c(Ag)+c{[Ag(NH3)2]}+c(NH4)+c(H)=c(NO3)+c(OH),B正确;C.滴入稀硝酸,H

c(NH)++

与NH3反应使3减小,平衡左移,[Ag(NH3)2]浓度减小,δ{[Ag(NH3)2]}减小,C错误;D.反应

+-

+-c{[Ag(NH3)2]}c(Cl)

AgCl+2NH3[Ag(NH3)2]+Cl的平衡常数K=2,由a点可知,pNH3=3.5时,

c(NH3)

++++-3.5

δ(Ag)=δ{[Ag(NH3)2]}=0.5,即c(Ag)=c{[Ag(NH3)2]},c(NH3)=10mol/L,此时平衡常数

c{[Ag(NH)]+}

327+--10

K1=+2=10;又因为Ksp(AgCl)=c(Ag)c(Cl)=1.810,故

c(Ag)c(NH3)

7-10-3

K=K1Ksp(AgCl)=101.810=1.810,D错误;

故答案选B。

11.(25-26高三上·江苏宿迁·期中)科学家研发了一种在电催化条件下由氢气和二氧化碳制备

甲醇的方法(有少量CO产生),反应原理如图(M、N均为石墨电极)。

已知:在电场作用下,双极膜中水电离出H+和OH-向两极迁移。下列说法错误的是

A.M极为阳极,H2发生氧化反应

B.电解一段时间后,M极区域溶液pH不变

--

C.N极上生成甲醇的电极反应式为CO2+5H2O+6e=CH3OH+6OH

D.M极每消耗3molH2,N极消耗的CO2大于1mol

【答案】B

【解析】右边二氧化碳转化为甲醇和一氧化碳,化合价降低,得电子,所以N作阴极;左边氢气失电子,

化合价升高,所以M作阳极,据此解答。A.由题意知,氢气在M极失电子,发生氧化反应,作阳极,A

-+-

正确;B.M极(阳极)反应为H2-2e=2H,双极膜中OH向M极迁移并与H中和生成H2O,且生成的H

-

与迁移的OH等量,水增多使H浓度减小,pH增大,B错误;C.N极为阴极,CO2被还原为CH3OH,C

元素从+4价降为-2价,得6e-。结合碱性环境及原子守恒、电荷守恒,电极反应式为

-

CO25H2O6eCH3OH6OH,C正确;D.若M极每消耗3molH2,转移电子数为6mole,N极发

生的还原反应包括CO25H2O6eCH3OH6OH和CO2H2O2eCO2OH,根据得失电子守恒

可知,N极消耗的CO2大于1mol,D正确;故选B。

12.[新考法](24-25高三上·江苏无锡·阶段练习)柠檬酸(H3C6H5O7)为三元有机酸,因为有温和爽快的酸

-4

味,普遍用于各种饮料、葡萄酒、点心、罐头果汁、乳制品等食品的制造。已知25℃,Ka1(H3C6H5O7)=7.1×10,

-5-7.-7-11

Ka2(H3C6H5O7)=1.68×10,Ka3(H3C6H5O7)=4.1×10又已知Ka1(H2CO3)=4.3×10,Ka2(H2CO3)=5.61×10,进

行如下实验:

①向5mL0.1000mol/LNa2CO3溶液中,滴加5滴0.1000mol/LH3C6H5O7溶液;

②测定0.1000mol/LNaH2C6H5O7溶液pH值;

③向0.1000mol/LH3C6H5O7溶液中滴加NaOH溶液至pH=7;

④将浓度均为0.1000mol/LH3C6H5O7与Na3C6H5O7等体积混合,pH≈4.8。

下列说法不正确的是

2-2-

A.实验①反应离子方程式为:CO3+H3C6H5O7=CO2↑+HC6H5O7+H2O

B.实验②溶液的pH<7

3-2--

C.实验③所得溶液中:c(C6H5O7)>c(HC6H5O7)>c(H2C6H5O7)

D.实验④所得混合溶液中加入少量酸或碱,pH保持不变,可作缓冲溶液

【答案】A

【解析】A.由电离常数Ka1(H3C6H5O7)>Ka2(H3C6H5O7)>Ka1(H2CO3)>Ka3(H3C6H5O7)>Ka2(H2CO3)可知,酸

-2--

性H3C6H5O7>H2C6H5O7>H2CO3>HC6H5O7>HCO3,向5mL0.1000mol/LNa2CO3溶液中,滴加5滴

2-

0.1000mol/LH3C6H5O7溶液,H3C6H5O7的物质的量较少,反应的离子方程式为:3CO3+

-3--

H3C6H5O7=3HCO3+C6H5O7,A错误;B.NaH2C6H5O7电离出的H2C6H5O7离子的电离常数为

K1014

-5w

Ka2(H3C6H5O7)=1.68×10,水解常数为Kh=4,Ka2(H3C6H5O7)>Kh,电离大于水解,溶液显酸性,

Ka17.110

pH<7,B正确;

2

cHcHC6H5O7

.实验③所得溶液,+-7,-5,

CpH=7c(H)=10mol/LKa2(H3C6H5O7)=1.68×10

cH2C6H5O7

23

cHC6H5O7cHcC6H5O7

2,2--,-7,

=1.68×10c(HC6H5O7)>c(H2C6H5O7)Ka3(H3C6H5O7)=24.1×10

cH2C6H5O7cHC6H5O7

3

cC6H5O7

,3-2-,因此实验③所得溶液中:

2=4.1c(C6H5O7)>c(HC6H5O7)

cHC6H5O7

3-2--

c(C6H5O7)>c(HC6H5O7)>c(H2C6H5O7),C正确;D.缓冲溶液中加入少量的酸或者少量的碱,溶液pH值

保持不变,因此实验④所得混合溶液可作缓冲溶液,D正确;答案选A。

13.(2025·江苏·三模)萨巴帝尔反应可以实现二氧化碳转化为甲烷,其主要反应为

反应ⅠCO2(g)H2(g)CO(g)H2O(g)ΔH10

反应ⅡCO(g)3H2(g)CH4(g)H2O(g)ΔH2

nCO生成的nCH

在密闭容器中,5、始21:3,反应一定时间,CO的转化率及CH的选择性4

1.0110Pa24[消耗的]

n始H2nCO2

随温度的变化如图所示。

下列说法正确的是

A.ΔH20

B.高温和低压均有利于提高甲烷的平衡产率

C.280~400℃,nH2O随温度的升高不断增大

D.320~400℃,n(CO)随着温度升高将不断减少

【答案】D

【解析】A.反应IIS0,该反应在一定温度下能自发进行,故反应II的正反应是放热反应,即ΔH2<0,

A错误;B.反应II是气体分子数减小的放热反应,根据勒夏特列原理,降低温度、增大压强有利于反应Ⅱ

正向进行,从而提高甲烷的平衡产率,高温和低压不利于提高甲烷平衡产率,B错误;C.280320℃,反

应I、II均正向进行,都会生成H2O,总反应消耗的CO2量增加,nH2O随温度升高不断增大;320~400℃,

图中CO2的转化率下降,说明随温度升高反应II逆向移动,反应I也逆向移动(反应II逆向移动使体系中

CO的浓度增大,且CO浓度增大对反应I平衡的影响大于升高温度对反应I平衡的影响),体系中的n(H2O)

减小,所以280~400℃,n(H2O)随温度升高先增大后减小,C错误;D.320~400℃,CO2的转化率下降,

说明体系中n(CO)与n(CH4)之和减小,而CH4的选择性不变,则体系中的n(CH4)和n(CO)均随着温度升高

而不断减少,D正确;故选D。

第II卷(非选择题共61分)

二、填空题(本题共4小题,共61分)

14.(15分)(2026·江苏扬州·一模)从氧化锌烟尘(主要含ZnO、ZnS、FeOx、GeOx)中回收锌的部分流程如

-1

(1)酸浸氧化。向氧化锌烟尘样品中加入一定量0.5mol·LH2SO4和MnO2。

此过程ZnS被转化为Zn2+和S,其离子方程式为。

①元素浸出率与MnO2用量关系如图所示。

随着MnO2添加量大于4%,铁元素浸出率趋势变化的可能原因是。

从氧化剂利用率角度分析,不用H2O2代替MnO2的理由是。

4++

③(2)沉锗。若用H2L表示单宁酸,“沉锗”的反应原理可表示为Ge+3H2LH2GeL3↓+4H。在加入单宁酸前,

应调节溶液的最佳pH为2.5,原因是。

(3)“沉锗”后的溶液经除杂浓缩可得ZnSO4溶液。

测定ZnSO4溶液的浓度。准确量取5.00mLZnSO4溶液,加水稀释至200mL;取50.00mL稀释后溶液,

-12+4-2-

①调节溶液的pH=10,用0.1000mol·LEDTA(Na2H2Y)标准溶液滴定至终点(滴定反应为Zn+Y=ZnY),平

行滴定3次,平均消耗EDTA标准溶液25.00mL。计算ZnSO4溶液的物质的量浓度(写出计算

过程)。

ZnSO4溶液经过惰性电极电解后,所得溶液可循环用于该流程中的步骤。

+2+2+2

②【答案】(1)MnO2+ZnS+4H=Mn+Zn+S+2H2O(3分)随着MnO2添加量增大,更多的Fe

3+3FeOH3

被氧化为Fe,反应消耗H增多,Fe水解生成3,导致铁元素浸出率下降(3分)在Fe等

金属离子的催化下,H2O2易分解损失,氧化剂利用率下降(2分)

过大,易生成沉淀损失;过小,抑制沉淀生成(分)

(2)pHZnOH2pHH2GeL32

(3)2.00mol/L(3分)酸浸氧化(2分)

【解析】氧化锌烟尘(主要含ZnO、ZnS、FeOx、GeOx)加硫酸、MnO2酸浸氧化,生成MnSO4、ZnSO4、S

以及铁、锗的硫酸盐,再加入氧化锌调节pH,将铁元素转化为氢氧化物沉淀除去,再利用单宁酸沉锗,获

得ZnSO4溶液,电解ZnSO4溶液获得锌单质。

2++2+2+

(1)ZnS被MnO2氧化为Zn和S,其离子方程式为MnO2+ZnS+4H=Mn+Zn+S+2H2O;

2

随着①MnO2添加量大于4%,铁元素浸出率趋势变化的可能原因是随着MnO2添加量增大,更多的Fe被

3+3FeOH

②氧化为Fe,反应消耗H增多,Fe水解生成3,导致铁元素浸出率下降;

3

从氧化剂利用率角度分析,不用H2O2代替MnO2的理由是在Fe等金属离子的催化下,H2O2易分解损

③失,氧化剂利用率下降。

()在加入单宁酸前,应调节溶液的最佳为,原因是过大,易生成沉淀损失;过

2pH2.5pHZnOH2pH

小,抑制H2GeL3沉淀生成。

(3)测定ZnSO4溶液的浓度。准确量取5.00mLZnSO4溶液,加水稀释至200mL;取50.00mL稀释后

-12+4-2-

溶液,①调节溶液的pH=10,用0.1000mol·LEDTA(Na2H2Y)标准溶液滴定至终点(滴定反应为Zn+Y=ZnY),

平行滴定3次,平均消耗EDTA标准溶液25.00mL;

223

nZnnEDTA=0.1000molL-125103L=2.5103mol,故50.00mL稀释液中nZn2.510mol,

2

22n1.010mol

则200.00mL稀释液中nZn1.010mol,故c2.00mol/L;

V5.0103L

2+

ZnSO4溶液经过惰性电极电解后,阴极Zn放电生成锌单质,阳极水放电生成氧气和H,故所得溶液为

②硫酸溶液,可循环用于该流程中的酸浸氧化。

15.(15分)氨作为一种无碳燃料可用于热电工业,研究新的制氨方法至关重要。

Ⅰ.氨的燃烧:氨气完全燃烧生成氮气和水,同时产生大量的热。

(1)实验室通常用如图-1所示装置测量NH3燃烧产生的热量。燃烧室中加一定量氨气,使其完全燃烧,测

量水温的变化,并进行计算。

器壁Ⅰ和器壁Ⅱ分别具有的性能是(填字母)。

①A.绝热绝热B.绝热导热C.导热绝热D.导热导热

5

298K、1.0110Pa时,1g氨气完全燃烧,测得产生18.6kJ热量。写出NH3完全燃烧的热化学方程

②式:。

(2)向煤炭中掺入一定量NH3共同燃烧,可减少CO2排放。煤炭燃烧产物中常含有氮氧化物NOx,相同量

的煤炭掺氨燃烧后产生的NOx明显减少,可能原因是。

Ⅱ.氨的获取

(3)在酶的作用下,利用生物燃料电池可实现室温下氨的合成,原理如图-2所示。

电极M为原电池的(填“正极”或“负极”)。

①电池工作时H的移动方向为。

②A.M极室N极室B.N极室M极室

(4)电解还原废水中NO3制备氨氮NH3NH4的装置如图-3所示。当电解电压为1.0V时,阴极产物以含

氮还原产物(NH3、NO2等)为主;当电解电压为3.0V时,只能得到少量含氮还原产物。

阴极生成NH3的电极反应式为。

①电解电压为1.0V时,若在电解槽中间添加阳离子交换膜(阻止NO2、NO3等通过),NO3的转化率明显

②升高,其原因可能是:阴极区NO3浓度不会因离子定向移动而减少和。

电解电压为3.0V时,阴极的主要产物为(填化学式)。

1

③【答案】(1)B(2分)4NH3(g)3O2(g)2N2(g)6H2O(l)ΔH1264.8kJmol(2分)

(2)高温下NH3可将NOx转化为N2(2分)

(3)负极(1分)A(2分)

=

(4)NO36H2O8eNH39OH(2分)阻止了阴极生成的NO2到阳极失电子转化为NO3(2

分)H2(2分)

【解析】(1)由于需要温度计记录温度变化,所以器壁II需要导热性良好,而器壁I应绝热,防止热量

损失,故选B;①

298K、1.01105Pa时,4mol氨气燃烧放出的热量为4×18.6kJ/g×17g/mol=1264.8kJ/mol,则氨气完全

1

燃烧的热化学方程式为4NH3(g)3O2(g)2N2(g)6H2O(l)ΔH1264.8kJmol。

(2)高温下NH3可将NOx转化为N2,所以相同量的煤炭掺氨燃烧后产生的NOx明显减少。

-+

(3)由图示得,电极M发生氧化反应:H2-2e=2H,所以电极M为负极;

电极①M为负极,电极N为正极,发生还原反应,所以H+由M极室生成向N极室移动。

=

②(4)阴极发生还原反应为NO36H2O8eNH39OH;

阳极①发生氧化反应,带正电,阴极生成的阴离子NO2会向阳极迁移导致再次被氧化为NO3,所以电解槽

②中间加阳离子交换膜的作用还有阻止了阴极生成的NO2到阳极失电子转化为NO3;

电解电压为3.0V,阴极还原能力增强,H2O被还原为H2,主要产物为H2。

③16.(14分)(25-26高三上·江苏·月考)尿素[CO(NH2)2]是目前使用量较大的一种化学氮肥。

(1)研究发现,合成尿素的反应机理分两步:

1

Ⅰ.2NH3(g)CO2(g)H2NCOONH4(s)H1159.5kJmol(快反应)

1

Ⅱ.H2NCOONH4(s)CO(NH2)2(s)H2O(g)H272.5kJmol(慢反应)

-1

反应2NH3(g)CO2(g)CO(NH2)2(s)H2O(g)HkJ·mol。

①下列图像能表示上述反应历程能量变化的是(填标号)。

A.B.C.D.

(2)图为使用不同催化剂、、时,反应至相同时间,容器中尿素的物质的量随温度变化的曲线,A点

(填“是”或“不是”)平衡状①态,T②2℃以③上n[CO(NH2)2]下降的原因可能是(答出一点即可,不考虑物

质的稳定性)。

(3)利用CO2和N2或CO2和NO3电化学法制尿素。

电催化还原CO2和N2反应部分机理如图所示。体系pH增大尿素产率降低的可能原因为。

通入二氧化碳到酸性废水(含NO3)中达到饱和,电催化还原CO2和NO3可合成尿素,则通入二氧化碳的

②电极名称是(填“阳极”或“阴极”),电极反应式为。

【答案】(1)-87(2分)C(2分)

(2)不是(2分)随着温度升高,可能是催化剂活性降低(或失去活性),反应速率降低,单位时间

内生成尿素的物质的量减少(2分)

(3)溶液H+浓度小,反应速率减慢,尿素产率降低(2分)阴极(2分)

2NO3CO218H16eCO(NH2)27H2O(2分)

-1

【解析】(1)Ⅰ+Ⅱ得反应2NH3(g)CO2(g)CO(NH2)2(s)H2O(g)HH1H287kJ·mol。

第一步反应①放热,第二步反应吸热,总反应放热,能表示上述反应历程能量变化的是C。

②(2)催化剂不能使平衡移动,A点尿素的物质的量不是T2℃下的最大值,所以A点不是平衡状态,T2℃以

上n[CO(NH2)2]下降的原因可能是随着温度升高,催化剂活性降低(或失去活性),反应速率降低,单位时间

内生成尿素的物质的量减少。

(3)利用CO2和N2或CO2和NO3电化学法制尿素。

根据图示,H+是反应物,体系pH增大尿素产率降低的可能原因是溶液H+浓度小,反应速率减慢,尿素

①产率降低。

电催化还原CO2和NO3合成尿素,硝酸根离子得到电子发生还原反应和二氧化碳反应生成尿素,则通入

②二氧化碳的电极名称是阴极,电极反应式为2NO3CO218H16eCO(NH2)27H2O。

17.(17分)(25-26高三上·江苏南京·期末)乙二醇是一种重要的化工原料,可通过草酸二乙酯

(C2H5OOCCOOC2H5)热催化加氢制备。

I、制备草酸二乙酯。以C2H5ONO、CO为原料,Pd为催化剂,制备草酸二乙酯的反应机理如图所示。

(1)反应过程中Pd呈现多种化合价,分别为。

(2)制备草酸二乙酯的总反应方程式。

(3)利用生成的NO,并在反应器中加入O2、C2H5OH可实现原料C2H5ONO的再生和继续循环反应,反应原

理为:4NO+O2+4C2H5OH=4C2H5ONO+2H2O。在再生反应中,需要控制NO和O2物质的量之比大于4,

其可能原因为。

Ⅱ、制备乙二醇。

主反应为

-1

反应1:C2H5OOCCOOC2H5(g)+2H2(g)=HOCH2COOC2H5(g)+C2H5OH(g)ΔH1=-102kJmol

-1

反应2:HOCH2COOC2H5(g)+2H2(g)=HOCH2CH2OH(g)+C2H5OH(g)ΔH249.6kJmol

-1

(4)反应C2H5OOCCOOC2H5(g)+4H2(g)=HOCH2CH2OH(g)+2C2H5OH(g)的HkJmol。

(5)其它条件相同,将含一定量C2

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