2019年高考化学大二轮复习 第二部分 提升训练29 无机化学与化学反应原理综合(第30题).doc

- 1 -提升训练提升训练 2929 无机化学与化学反应原理综合无机化学与化学反应原理综合( (第第 3030 题题) )1 1.(2018·金华十校模拟)硫化氢是一种有臭鸡蛋气味的剧毒气体,在生产、生活及科研中均 有重要应用。 (1)工业上采用高温热分解 H2S 的方法制取 H2,在膜反应器中分离出 H2,发生的反应为 2H2S(g)2H2(g)+S2(g) H 已知:H2S(g)H2(g)+S(g) H12S(g)S2(g) H2 则 H= (用含 H1、H2的式子表示)。 (2)在容积 2 L 的恒容密闭容器中,控制不同温度进行 H2S 的分解:2H2S(g)2H2(g)+S2(g)。 H2S 的起始物质的量均为 1 mol,实验过程中测得 H2S 的转化率如图 1 所示。曲线 a 表示 H2S 的平衡转化率与温度的关系,曲线 b 表示不同温度下反应经过相同时间时 H2S 的转化率。图 1 反应 2H2S (g)2H2(g)+S2(g)是放热反应还是吸热反应?判断并说理由: 。 随着 H2S 分解温度的升高,曲线 b 向曲线 a 逐渐靠近,其原因是 。 在 985 时,该反应经过 5 s 达到平衡,则该反应的平衡常数为 。在图 2 中画出 985 时,06 s 体系中 S2(g)浓度随时间的变化曲线。 图 2 图 3 (3)工业上常用 NaOH 溶液吸收 H2S 废气,吸收后所得溶液进行电解(装置如图 3 所示),在阳极区可生成,写出生成的电极反应式: 2 -2 -。 2 2.研究 NOx、CO2的吸收利用对促进低碳社会的构建和环境保护具有重要意义。 (1)已知:2H2(g)+O2(g)2H2O(g) H1CO2(g)+3H2(g)CH3OH (l)+H2O (l) H2 H2O(g)H2O(l) H3 求 25 、101 kPa 下,2 mol CH3OH(l)完全燃烧的 H= (用含 H1、H2、H3的式子表示)。 - 2 -(2)向 1 L 密闭容器中加入 2 mol CO2、6 mol H2,在适当的催化剂作用下,发生反应:CO2(g)+3H2(g) CH3OH (l)+H2O (l) H2 已知反应的 H2K(T2)时丙烯腈的物质的量随时间变化的示意图。- 3 -(3)图(b)为在相同压强下,经过相同反应时间测得的丙烯腈产率与反应温度的关系曲线,最高 产率对应温度为 460 ,则高于 460 时,丙烯腈的产率降低,可能的原因是:有副反应发 生, , 。 (4)恒容时,若按丙烯、氨、空气的体积比 117.5 投料,有利于提高 C3H6转化为 C3H3N 平衡 转化率的措施有 。(填字母) A.使用催化剂 B.投料比不变,增加反应物的浓度 C.降低反应温度 D.将产物液化,及时移走产物 (5)己二腈是一种重要的化工原料,是制造尼龙的中间体。工业上通过电解丙烯腈( )制己二腈,H3PO4-K3PO4等作为电解质溶液,控制 pH 在 8.59.0 范围内。写出该 电解反应的总化学方程式: 。 4 4.研究含氮和含硫化合物的性质在工业生产和环境保护中有重要意义。 (1)制备 SO3可以有如下两种途径:2SO2(g)+O2(g)2SO3(g) H=-198 kJ·mol-1 SO2(g)+NO2(g)SO3(g)+NO(g) H=-41.8 kJ·mol-1 若表示 CO 标准燃烧热的 H为-283 kJ·mol-1,则 1 mol NO2和 1 mol CO 反应生成 CO2和 NO 的能量变化示意图中E2= kJ·mol-1。 (2)锅炉烟道气含 CO、SO2,可通过如下反应回收硫: 2CO(g)+SO2(g)S(l)+2CO2(g)。某温度下在 2 L 恒容密闭容器中通入 2 mol SO2和一定量 的 CO 发生反应,5 min 后达到平衡,生成 1 mol CO2。 其他条件不变时 SO2的平衡转化率随反应温度的变化如图 A 所示,请解释其原因: 。 第 8 分钟时,保持其他条件不变,将容器体积迅速压缩至 1 L,在 10 分钟时达到平衡,CO 的 物质的量变化了 1 mol。请在图 B 中画出 SO2浓度从 611 分钟的变化曲线。- 4 -(3)已知某温度下,H2SO3的电离常数为K11.5×10-2,K21.0×10-7,用 NaOH 溶液吸收 SO2,当溶液中 HS、S离子浓度相等时,溶液的 pH 约为 。 - 32 -3(4)连二亚硫酸钠(Na2S2O4)具有强还原性,废水处理时可在弱酸性条件下加入亚硫酸氢钠电解 产生连二亚硫酸根,进而将废水中的 HNO2还原成无害气体排放,连二亚硫酸根氧化为原料循环 电解。产生连二亚硫酸根的电极反应式为 ,连二 亚硫酸根与 HNO2反应的离子方程式为 。 5 5.氯化铵、甲醇、氧化铝都是重要化合物。 (1)已知:.NH4Cl(s)NH3(g)+HCl(g)H=+163.9 kJ·mol-1 .HCl(g)+CH3OH(g)CH3Cl(g)+H2O(g) H=-31.9 kJ·mol-1 .NH4Cl(s)+CH3OH(g)NH3(g)+CH3Cl(g)+H2O(g) 反应在 条件下能自发反应(填“较高温度”“较低温度”或“任何温度”),理 由是 。 图 1 是反应使用三种不同催化剂时得到的 CH3Cl 的产率与温度关系的变化图。已知:催化剂用量、催化剂粒数、的值、甲醇进料速度、反应时间等测试条件都(甲醇) (氯化铵)相同。图 1 中 a 曲线 CH3Cl 产率先增大后减小的原因是 。请在图 2 中画出其他条件都相同时,在 370 下使用三种不同催化剂至反应平衡时,CH3Cl 的产率与时 间关系的变化曲线,并用 a、b、c 标出对应的曲线。 (2)25 时,在某浓度的 NH4Cl 溶液中滴加一定量的氨水至中性,此时测得溶液中c(Cl-)=0.36 mol·L-1,则混合溶液中c(NH3·H2O)= mol·L-1。(25 时,NH3·H2O 的Kb=1.8×10-5) (3)多孔 Al2O3薄膜可作为催化剂载体、模板合成纳米材料等用途。现以高纯铝片作为阳极, 不锈钢作为阴极,一定溶度的磷酸溶液作为电解质溶液进行电解,即可初步制取多孔 Al2O3膜。 请写出该制取过程的阳极电极反应式: 。 6 6.液氨气化后分解产生的氢气可作为燃料供给氢氧燃料电池。- 5 -已知:2NH3(g)N2(g)+3H2(g) H=92.4 kJ·mol-12H2(g)+O2(g)2H2O(g) H=-483.6 kJ·mol-1 NH3(l)NH3(g) H=23.4 kJ·mol-1 (1)4NH3(l)+3O2(g)2N2(g)+6H2O(g)的 H= ,该反应的平衡常数表达式为 。 (2)2NH3(g)N2(g)+3H2(g)能自发进行的条件是 (填“高温”或“低温”);恒温 (T1)恒容时,催化分解初始浓度为c0的氨气,得氨气的转化率(NH3)随时间t变化的关系如 图曲线 1。如果保持其他条件不变,将反应温度提高到T2,请在图中再添加一条催化分解初始 浓度也为c0的氨气过程中(NH3)t的总趋势曲线(标注 2)。 (3)有研究表明,在温度大于 70 、催化剂及碱性溶液中,可通过电解法还原氮气得到氨气, 写出阴极的电极反应式: 。 (4)25 时,将a mol·L-1的氨水与b mol·L-1盐酸等体积混合(体积变化忽略不计),反应后 溶液恰好显中性,用a、b表示 NH3·H2O 的电离平衡常数为 。 7 7.高温下用 H2还原 CuCl 制备活性铜,反应原理如下:2Cu(s)+Cl2(g)2CuCl(s) H1=-36 kJ·mol-1 H2(g)+2CuCl(s)2Cu(s)+2HCl(g) H2 有关物质的键能数据如下表:物质H2Cl2HCl 键能/(kJ·mol-1)436243432(1)求 H2= kJ·mol-1。 (2)经测定反应制备活性铜的反应趋势大,原因是 。 (3)在某温度下,反应达到平衡状态,在t1时,增加压强到原来的 2 倍(Cu 的量足够),在图中 画出 Cl2浓度的变化趋势线。(4)白色不溶于水的 CuCl 可以由电解法制得,如下图所示:- 6 -装置中用的交换膜为 。 A.阳离子交换膜 B.阴离子交换膜 C.质子交换膜 D.氢氧根离子交换膜 阳极的电极反应式为 。 (5)已知 CuCl 可溶解于稀硝酸,写出该反应的化学方程式: 。 (6)根据已学知识写出制取 CuCl 的一种方法,用化学方程式表示: 。 参考答案 提升训练 2929 无机化学与化学反应原理综合 (第 3030 题) 1 1.答案: (1)2H1+H2 (2)吸热反应,H2S 的平衡转化率随温度的升高而逐渐增大 温度升高,反应速率加快,达到平衡所需时间缩短 0.044(3)xS2-2(x-1)e-或S2-2e-S,(x-1)S+S2-2 -2 -解析: (1)由盖斯定律知,×2+得 2H2S(g)2H2(g)+S2(g),则 H=2H1+H2。(2) 根据图像,随着温度的升高,H2S 的转化率增大,根据勒夏特列原理,正反应为吸热反应;温 度升高,化学反应速率加快,达到平衡所用时间缩短;列三段式如下:2H2S(g)2H2(g)+S2(g) 起始/mol100 转化/mol0.40.40.2 平衡/mol0.60.40.2根据化学平衡常数的表达式K=0.044;S2的物质的量(2)·2(2)2(2)=0.2 2× (0.4 2)2(0.62)2随着时间增加而增大,在 5s 时达到平衡,此时 S2的浓度为=0.1mol·L-1,即图像为0.2 2- 7 -。(3)根据图 3,电极 b 附近产生氢气,电极反应式为 2H+2e-H2,电极 b 为阴极,电极 a 为阳极,阳极上产生,电极 a 的电极反应式为xS2-2(x-1)e-2 -。2 -2 2.答案: (1)3H1-2H2+6H3(2)低温 1 27(3)B (4)2NOx+4xe-N2+2xO2- 解析: (1)将已知方程式 3×-2×+6×即得 25、101kPa 下,2molCH3OH(l)完全燃 烧的热化学方程式:2CH3OH(l)+3O2(g)2CO2(g)+4H2O(l),则 H=3H1-2H2+6H3。 (2)反应的 H20,H>0 温度越高反应速率越快,因此 随着温度升高,CH3Cl 的产率逐渐增大,410 之后,随着温度升高,催化剂活性降低,反应速率 减小,因此 CH3Cl 的产率逐渐减小(2)2×10-3 (3)2Al+3H2O-6e-Al2O3+6H+ 解析: (1)反应的焓变 H=+163.9kJ·mol-1+(-31.9kJ·mol-1)=+132kJ·mol-1,H>0;反应属于熵增大的反应,S>0,故反应在较高温度条件下能自发反应;催化剂只是增大化学反应速率,对化学平衡不影响,故在 370下使用三种不同催化剂至反应平衡时, CH3Cl 的产率相同,由图 1 可知,370下,三种催化剂反应速率由大到小的顺序为 c>b>a,故图像为。- 10 -(2)氯化铵溶液中加入氨水至溶液呈中性,则c(OH-)=c(H+)=1×10-7mol·L-1,根据电荷守恒得:c(Cl-)=c(N)=0.36mol·L-1,结合氨水的电离方程式可知:K=+ 4=1.8×10-5,c(NH3·H2O)=2.0×10-3mol·L-(+ 4)·(-)(3·2)=0.36 × 1 × 10- 7(3·2)1。(3)电解池中,阳极为活泼金属作电极时,活泼金属放电,即 Al 放电生成氧化铝,结合电解质溶液为酸性配平。故阳极的电极反应式为 2Al+3H2O-6e-Al2O3+6H+。6 6.答案: (1)-1 172.4 kJ·mol-1 K=2(2)·6(2)3(2)(2)高温(3)N2+3H2O+6e-2NH3+6OH-(4) × 10- 7 - 解析: (1)2NH3(g)N2(g)+3H2(g) H=92.4kJ·mol-1,2H2(g)+O2(g)2H2O(g) H=-483.6kJ·mol-1,NH3(l)NH3(g) H=23.4kJ·mol-1,由盖斯定律: 2×+3×+4×得到反应 4NH3(l)+3O2(g)2N2(g)+6H2O(g)的 H=92.4kJ·mol-1×2+(- 483.6kJ·mol-1)×3+23.4kJ·mol-1×4=-1172.4kJ·mol-1;根据化学平衡常数的含义,该反应的平衡常数表达式为K=。2(2)·6(2)3(2)(2)已知 2NH3(g)N2(g)+3H2(g) H=92.4kJ·mol-1,反应后气体的物质的量增大,则 S>0,而且 H>0,若要使 H-T·S0,是自发反应(3)(平衡线与原平衡线相平)(4)A Cu+Cl-e-CuCl (5)6CuCl+8HNO33Cu(NO3)2+3CuCl2+2NO+4H2O(6)CuCl2+Cu2CuCl(其他合理答案也可) 解析: (1)由表格中数据可以求解 H2(g)+Cl2(g)2HCl(g) H=436kJ·mol-1+243kJ·mol-1-2×432kJ·mol-1-185kJ·mol-1。根据盖斯定律,H2=H-H1=- 185kJ·mol-1-(-36kJ·mol-1)=-149kJ·mol-1。(2)由于该反应 H20,所以反应能够自发进行。(3)对于反应,压强增加到原来两倍的瞬间,Cl2的浓度增大到原来的两倍,随后平衡正向移动并最终建立新的平衡。平衡常数K=,温1 (2)度不变时,K为定值,因此最终 Cl2的浓度与原平衡相等。 (4)由电解装置图可知,阳极 Cu 失去电子生成 CuCl,反应原理为 Cu+Cl-e-CuCl,电解过程 中 Cl-不断消耗。阴极 Cu 没有参加反应,溶液中 H+得到电子生成 H2,反应原理为 2H+e- H2,H+来源于水的电离,电解过程中 OH-浓度不断增大。如果采用阳离子交换膜,Na+向阴 极迁移,维持两个装置电荷平衡,A 正确;如果采用阴离子交换膜,OH-向阳极迁移,这样会导致 CuCl 中混入杂质,B 错误;由于溶液中 H+很少,质子交换膜基本不起作用,C 错误;采用氢氧根离 子交换膜时,阴极生成的 OH-进入阳极会导致 CuCl 中混入杂质,D 错误,所以选 A。(5)CuCl 与稀硝酸反应时,+1 价 Cu 被氧化得到 Cu(NO3)2,HNO3被还原生成 NO。(6)CuCl2被 Cu 还原可以 得到 CuCl。