2016届高考化学第二轮专题强化训练13.pdf

热考大题专攻练热考大题专攻练(一一)化学反应原理综合应用化学反应原理综合应用(满分满分 5656 分，建议用时分，建议用时 2525 分钟分钟)大题强化练，练就慧眼和规范，大题强化练，练就慧眼和规范，占领高考制胜点！占领高考制胜点！可能用到的相对原子质量：可能用到的相对原子质量：H-1H-1Li-7Li-7C-12C-12N-14N-14O-16O-16Na-23Na-23Mg-24Mg-24Al-27Al-27Si-28Si-28S-32S-32Cl-35.5Cl-35.5Fe-56Fe-56Cu-64Cu-641.(14 分)煤经气化和液化使其得以广泛应用。工业上先将煤转化为 CO，再利用 CO 和水蒸气反应制 H2时，存在以下反应：CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)(1)向 1 L 恒容密闭容器中充入 CO(g)和 H2O(g)，T时测得部分数据如下表。t/min01234n(H2O)/mol0.600.500.440.400.40n(CO)/mol0.400.300.240.200.20则该温度下反应的平衡常数 K=_。(2)相同温度下，若向 2 L 恒容密闭容器中充入 1 mol CO、4 mol H2O(g)、2 mol CO2、2 mol H2，此时 v(正)_v(逆)(填“”“=”或“K=0.5，反应逆向进行，此时1 10.5 2v(正)c(Na+)c(H+)c(OH-)。(7)根据溶液显示中性，所以 c(OH-)=c(H+)，根据电荷守恒，得到c(HCOO-)=c(Na+)，根据物料守恒，溶液中 c(HCOOH)=molL-1。a 2答案：(1)0.5(2)c(Na+)c(H+)c(OH-)(7)molL-1a 22.(12 分)碳、氮及其化合物在工农业生产生活中有着重要作用。请回答下列问题：(1)用 CH4催化还原 NOx可以消除氮氧化物的污染。例如，CH4(g)+4NO2(g)4NO(g)+CO2(g)+2H2O(g)H1=-574 kJmol-1CH4(g)+4NO(g)2N2(g)+CO2(g)+2H2O(g)H2若 2 mol CH4还原 NO2至 N2，整个过程中放出的热量为 1 734 kJ，则 H2=_。(2)据报道，科学家在一定条件下利用 Fe2O3与甲烷反应可制取“纳米级”的金属铁。其反应如下：Fe2O3(s)+3CH4(g)2Fe(s)+3CO(g)+6H2(g)H0若反应在 5 L 的密闭容器中进行，1 min 后达到平衡，测得 Fe2O3在反应中质量减少 3.2 g。则该段时间内 CO 的平均反应速率为_。若该反应在恒温恒压容器中进行，能表明该反应达到平衡状态的是_(选填序号)。a.CH4的转化率等于 CO 的产率b.混合气体的平均相对分子质量不变c.v(CO)与 v(H2)的比值不变d.固体的总质量不变该反应达到平衡时某物理量随温度变化如图所示，当温度由 T1升高到 T2时，平衡常数 KA_KB(填“”“0，说明升温平衡正向移动，平衡常数增大，KAKB；CH4的体积分数和混合气体的平均相对分子质量随温度的升高而减小，纵坐标可以表示的物理量有 b、c。(3)氮元素的化合价降低被还原，N2+6H+6e-2NH3。答案：(1)-1 160 kJmol-1(2)0.012 molL-1min-1b、d0)(1)在一定温度下，将 2.0 mol NO、2.4 mol CO 气体通入固定容积为 2 L 的密闭容器中，反应过程中部分物质的浓度变化如图所示：015 min N2的平均速率 v(N2)=_；NO 的转化率为_。20 min 时，若改变反应条件，导致 CO 浓度减小，则改变的条件可能是_(选填序号)。a.缩小容器体积 b.增加 CO 的量c.降低温度d.扩大容器体积若保持反应体系的温度不变，20 min 时再向容器中充入 NO、N2各 0.4 mol，化学平衡将_(选填“向左”“向右”或“不”)移动，重新达到平衡后，该反应的化学平衡常数为_。(2)已知：2NO(g)+O2(g)2NO2(g)H=-bkJmol-1(b0)CO 的燃烧热 H=-ckJmol-1(c0)则在消除汽车尾气中 NO2的污染时，NO2与 CO 发生反应的热化学反应方程式为_。(3)工业废气中含有的 NO2还可用电解法消除。制备方法之一是先将NO2转化为 N2O4，然后采用电解法制备 N2O5，装置如图所示。Pt 乙为_极，电解池中生成 N2O5的电极反应式是_。【解析】(1)015 min N2的平均速率 v(N2)=0.2 molL-1/15 min0.013 molL-1min-1；NO 的转化率为 0.8 mol/2.0 mol100%=40%。20 min 时，若改变反应条件，导致 CO 浓度减小，缩小容器体积，平衡向正反应方向移动，但外界条件的影响大于平衡移动的影响，故 CO 的浓度增大，a 错误；增加 CO 的量，CO 的浓度增大，b 错误；反应是放热反应，降低温度，平衡向正反应方向移动，CO 的浓度减小，c 正确；扩大容器的体积，平衡向逆反应方向移动，但外界条件的影响大于平衡移动的影响，故 CO 的浓度减小，d 正确。若保持反应体系的温度不变，20 min 时再向容器中充入NO、N2各 0.4 mol，Qc=5/32K=5/36，化学平衡0.430.840.2 0.420.82 0.62将左移动重新达到平衡后，该反应的化学平衡常数不变。(2)已知：2NO(g)+2CO(g)2CO2(g)+N2(g)H=-akJmol-1(a0)2NO(g)+O2(g)2NO2(g)H=-bkJmol-1(b0)CO 的燃烧热 H=-ckJmol-1(c0)则在消除汽车尾气中 NO2的污染时，NO2与 CO 发生反应的热化学反应方程式为 4CO(g)+2NO2(g)N2(g)+4CO2(g)，根据盖斯定律-+2得：4CO(g)+2NO2(g)N2(g)+4CO2(g)H=(-a+b-2c)kJmol-1。(3)Pt 乙极由无水硝酸得到 N2O4，发生还原反应，所以 Pt 乙为阴极，N2O4被氧化得 N2O5所以电解池中生成 N2O5的电极反应式是N2O4+2HNO3-2e-2N2O5+2H+。答案：(1)0.013 molL-1min-140%c、d向左(或 0.14)536(2)4CO(g)+2NO2(g)N2(g)+4CO2(g)H=(-a+b-2c)kJmol-1(3)阴N2O4+2HNO3-2e-2N2O5+2H+3.(16 分)二甲醚(CH3OCH3)是一种重要的清洁燃料，也可替代氟利昂作制冷剂等，对臭氧层无破坏作用。工业上以水煤气(CO、H2)为原料生产二甲醚(CH3OCH3)的新工艺主要发生三个反应：2H2(g)+CO(g)CH3OH(g)H=-90.0 kJmol-12CH3OH(g)CH3OCH3(g)+H2O(g)H=-24.5 kJmol-1CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)H=-41.1 kJmol-1回答下列问题：(1)新工艺的总反应 3H2+3COCH3OCH3+CO2的热化学方程式为_。(2)已知一些共价键的键能如下：化学键HHCHCOOH键能/kJmol-1436414326464运用反应计算一氧化碳中碳氧共价键的键能为_kJmol-1。(3)在 250的恒容密闭容器中，下列事实可以作为反应已达平衡依据的是_(填选项字母)。A.容器内气体密度保持不变B.CO 与 CO2的物质的量之比保持不变C.H2O 与 CO2的生成速率之比为 11D.该反应的平衡常数保持不变(4)对于反应某温度下，将 2 mol CO 和 6 mol H2充入 2 L 的密闭容器中，充分反应 10 min 后，达到平衡时测得 c(CO)=0.2 molL-1，计算此温度下的平衡常数 K=_。(5)绿色电源“二甲醚-氧气燃料电池”的工作原理如图所示。氧气应从 c 处通入，电极 Y 为_极，发生的电极反应式为_；二甲醚(CH3)2O应从 b 处加入，电极 X 上发生的电极反应式为_；电池在放电过程中，电极 X 周围溶液的 pH_(填“增大”“减小”或“不变”)。【解析】(1)根据盖斯定律，由 2+可得：3H2(g)+3CO(g)CH3OCH3(g)+CO2(g)，H=+2(-90.0)+(-24.5)+(-41.1)kJmol-1=-245.6 kJmol-1。(2)反应中断裂 2 mol HH 键、1 mol CO 键，形成 3 mol CH 键、1 mol CO 键、1 mol OH 键，该反应为放热反应，则3414 kJmol-1+326 kJmol-1+464 kJmol-1-2436 kJmol-1+E(CO)=90.0 kJmol-1，解得E(CO)=1 070 kJmol-1。(3)该反应中物质全为气体，恒容密闭容器中气体密度始终不变，因此密度不变不能说明达到平衡状态，A 错误；CO 与 CO2的物质的量之比保持不变，说明反应物和生成物的浓度保持不变，反应达到平衡，故 B 正确；H2O、CO2的生成速率之比为 11，正、逆反应速率相等，因此可以说明达到平衡状态，C 正确；平衡常数只与温度有关，温度不变时，改变其他条件，即使平衡发生移动，平衡常数仍不变，不能说明达到平衡状态，D 错误。(4)根据提供数据，可以计算出达到平衡时 c(CO)=0.2 molL-1，c(H2)=1.4 molL-1，c(CH3OH)=0.8 molL-1，则K=2.04。0.80.2 1.42(5)c 处通入的气体是氧气，根据 d 处生成物知，正极上发生的反应为 O2+4e-+4H+2H2O；b 处通入的物质是二甲醚，X 电极反应式为(CH3)2O-12e-+3H2O2CO2+12H+；电池在放电过程中，电极 X 发生的反应为(CH3)2O-12e-+3H2O2CO2+12H+，X 电极周围溶液的 pH 减小。答案：(1)3H2(g)+3CO(g)CH3OCH3(g)+CO2(g)H=-245.6 kJmol-1(2)107 0(3)B、C(4)2.04(5)正O2+4e-+4H+2H2O(CH3)2O-12e-+3H2O2CO2+12H+减小4.(14 分)环境问题已成为全球普遍的热门话题。(1)利用甲烷催化还原氮氧化物。已知：CH4(g)+2NO2(g)N2(g)+CO2(g)+2H2O(g)H1=-867 kJmol-1CH4(g)+4NO2(g)4NO(g)+CO2(g)+2H2O(g)H2=-574 kJmol-1则 CH4将 NO 还原为 N2的热化学方程式为_。(2)用 NH3催化还原 NOx也可以消除氮氧化物的污染。如图，采用NH3作还原剂，烟气以一定的流速通过两种不同催化剂，测量逸出气体中氮氧化物含量，从而确定烟气脱氮率(注：脱氮率即氮氧化物转化率)，反应原理为 NO(g)+NO2(g)+2NH3(g)2N2(g)+3H2O(g)。该反应 H_(填“”“=”或“”)0。对于气体反应，用某组分(B)的平衡压强(pB)代替物质的量浓度(cB)也可以表示平衡常数(记作 Kp)，则上述反应的 Kp=_。以下说法正确的是_(填标号)。A.第种催化剂比第种催化剂脱氮率高B.相同条件下，改变压强对脱氮率没有影响C.催化剂、分别适合于 250和 450左右脱氮(3)催化反硝化法和电化学降解法可用于治理水中硝酸盐的污染。催化反硝化法中，用 H2将 N还原为 N2，一段时间后，溶液的碱3性明显增强。则反应离子方程式为_。电化学降解 N的原理如图，电源正极为_(填“A”或3“B”)，阴极反应式为_。【解析】(1)根据盖斯定律，第一个反应乘以 2 减去第二个反应可得反应方程式为 CH4(g)+4NO(g)2N2(g)+CO2(g)+2H2O(g)H=-1 160 kJmol-1。(2)脱氮率达到最高点之后继续升高温度，脱氮率降低，说明平衡向逆反应方向移动，则正反应为放热反应，H0。根据化学方程式中物质的状态和化学计量数可得：Kp=。p2(2)3(2)()(2)2(3)催化剂只影响反应速率，不会改变转化率，A 项错误；改变压强，化学平衡移动，脱氮率发生变化，B 项错误；催化剂在 250时脱氮率最高，催化剂在 450左右脱氮率最高，C 项正确。(3)该反应氢元素化合价升高，根据溶液碱性增强，考虑生成 OH-，由此书写反应方程式。在与 B 相连的电极处 N得到电子生成 N2，为阴极，故 A 为正极，O3B 为负极。答案：(1)CH4(g)+4NO(g)2N2(g)+CO2(g)+2H2O(g)H=-1 160 kJmol-1(2)Cp2(2)3(2)()(2)2(3)(3)2N+5H2N2+2OH-+4H2OO3A2N+12H+10e-N2+6H2OO3