2019高考化学二轮增分优选练 加试题增分练 第30题 基本概念、基本理论的综合应用.doc

1第第 3030 题题 基本概念、基本理论的综合应用基本概念、基本理论的综合应用12016 年 10 月 11 日，神舟十一号飞船搭乘 CZ2F 火箭成功发射。在重达 495 吨的起飞重量中，95%的都是化学推进剂。(1)降冰片烯(C7H10)是一种重要的高密度液体燃料化学推进剂。已知：燃料密度/g·cm3体积热值/J·L1降冰片烯1.04.2×107写出表示降冰片烯标准燃烧热的热化学方程式：_。(2)CH3OH 和液氧是常用的液体火箭推进剂。已知：CO2(g)3H2(g)CH3OH(g)H2O(l) H12H2(g)O2(l)=2H2O(l) H2CH3OH(g)=CH3OH(l) H32CH3OH(l)3O2(l)=2CO2(g)4H2O(l) H4则 H4_(用 H1、H2、H3来表示)。某温度下，发生反应 CO2(g)3H2(g)CH3OH(g)H2O(g)。在体积为 2 L 的密闭容器中加入 1 mol CH3OH 和 1 mol H2O，第 4 min 达到平衡，容器内c(CO2)随时间的变化情况如图1 所示，求此反应在该温度下的平衡常数_。保持其他条件不变，在第 5 min 时向体系中再充入 0.2 mol CO2和 0.4 mol H2，第 8 min 重新达到平衡，此时c(H2)c(CH3OH)。请在图中画出 59 min 的c(CO2)变化曲线示意图。(3)NH4NO3也是一种重要的固体推进剂，可通过电解 NO 制备 NH4NO3，其工作原理如图 2 所示，A 电极的名称为_极，请写出在 B 电极上发生的电极反应式：_。2答案 (1) C7H10(l)O2(g)=7CO2(g)5H2O(l) H3 948 kJ·mol119 2(2)3H22H12H3 59.26(3)阴 NO3e2H2O=NO4H 3解析 (1)C7H10的摩尔质量为 94 g·mol1，故燃烧 1 mol 降冰片烯标准燃烧热为H(4.2× 107 J·L1×94 g·mol1÷1000 g·L1)3 948 kJ·mol1，故热化学方程式为 C7H10(l)O2(g)19 2=7CO2(g)5H2O(l) H3 948 kJ·mol1。(2)已知：、CO2(g)3H2(g)CH3OH(g)H2O(l) H1、2H2(g)O2(l)=2H2O(l) H2、CH3OH(g)=CH3OH(l) H3根据盖斯定律可知 3×2×2×即得到 2CH3OH(l)3O2(l)=2CO2(g)4H2O(l)的H43H22H12H3。 CO2(g)3H2(g)CH3OH(g)H2O(g)起始浓度/mol·L1 0 0 0.5 0.5变化浓度/mol·L1 0.1 0.3 0.1 0.1平衡浓度/mol·L1 0.1 0.3 0.4 0.4所以K59.26；反应物浓度增大，使平衡不断向正反应方向进行，因此图像0.4 × 0.4 0.1 × 0.33为3。 (3)由图可知，A 极上 NO 生成 NH，发生还原反应，为电解池阴极；B 极上 NO 生成 NO， 4 3发生氧化反应，故电极反应方程式为：NO3e2H2O=NO4H。 32(2018·余姚中学高三选考模拟)氢气是一种理想的绿色能源。利用生物质发酵得到的乙醇制取氢气，具有良好的应用前景。乙醇水蒸气重整制氢的部分反应过程如下图所示：已知：反应和反应的平衡常数随温度变化曲线如下图所示。(1)试说明反应能否发生自发反应：_。反应、达平衡后，若在恒温恒压条件下，向体系中充入 N2，CO 的体积分数会_(填“上升” “不变”或“下降”)。(2)反应，在进气比n(CO)n(H2O)不同时，测得相应的 CO 的平衡转化率见图 1：(各点对应的反应温度可能相同，也可能不同)4图中 D、E 两点对应的反应温度分别为TD和TE。判断：TD_TE(填“”)。经分析计算，A、E 和 G 三点对应的反应温度相同，理由是_。在图 2 中，画出 D 点所对应温度下 CO 平衡转化率随进气比n(CO)n(H2O)变化的曲线。以熔融 Na2CO3为电解质的乙醇燃料电池具有广泛的应用，写出其负极的电极反应方程式：_。答案 (1)反应CH3CH2OH(g)H2O(g)=2CO(g)4H2(g) ，S>0，根据化学平衡常数与温度的关系可知 H>0 ，高温下可自发进行 上升(2)0，根据化学平衡常数与温度的关系可知 H>0 ，高温下可自发进行。在恒温恒压条件下，向体系中充入 N2相当于增大了容器的体积，有利于反应正向移动，反应平衡不移动，CO 的体积分数会增大。(2)已知 CO(g)H2O(g)CO2(g)H2(g)5H0，反应为放热反应，升温平衡逆向移动，CO 转化率减小，图中 D、E 两点对应的反应温度分别为TD和TE。D 点 CO 转化率大于 E 点 CO 转化率，说明TD(4)解析 另取 2.22 g 化合物 W 的粉末溶于适量稀硫酸，向反应后的溶液中加入含有 3.20 g NaOH 的溶液，恰好完全反应。过滤，将洗涤后的沉淀充分灼烧，得到红棕色粉末 1.60 g，这说明氧化铁是 1.60 g，物质的量是 0.01 mol；将所得滤液在一定条件下蒸发灼烧可得到7一种纯净的不含结晶水的盐 7.10 g，由于加入氢氧化钠，这说明滤液中含有钠元素，因此7.10 g 物质是硫酸钠，物质的量是 7.10 g÷142 g·mol10.05 mol。加入的氢氧化钠是3.20 g÷40 g·mol10.08 mol，因此原化合物中含有钠元素，其物质的量是 0.05 mol×20.08 mol0.02 mol。氧元素的物质的量是0.04 mol。2.22 g0.02 mol × 23 g·mol10.02 mol × 56 g·mol1 16 g·mol1(1)根据以上分析可知另一未知元素为 Na。(2)该化合物 W 中 Na、O、Fe 的原子个数之比为 0.020.040.02121，其化学式为 NaFeO2。该化合物 W 与适量稀硫酸反应的化学方程式为2NaFeO24H2SO4=Na2SO4Fe2(SO4)34H2O。(3)根据方程式可知生成物 CO 和 CO2的物质的量相等，则 250 时二者的浓度均是 3.4×103 mol·L1÷21.7×103 mol·L1，所以该温度下的平衡常数Kc(CO)·c(CO2)2.89×106；根据表中数据可知升高温度浓度增大，说明升高温度平衡向正反应方向移动，因此正反应是吸热反应，则 H0。(4)350 以后二氧化碳的体积分数升高，这说明 CO 开始与 CoO 发生反应生成 Co 和二氧化碳，所以 CO 的体积分数降低。4(2017·诸暨市牌头中学高二下学期期中)冶金工业、硝酸工业的废气废液中含氮化合物污染严重，必须处理达标后才能排放。.用活性炭处理工厂尾气中的氮氧化物。(1)已知：4NH3(g)5O2(g)=4NO(g)6H2O(l) H1a kJ·mol14NH3(g)3O2(g)=2N2(g)6H2O(l)H2b kJ·mol1C(s)O2(g)=CO2(g) H3c kJ·mol1则反应 C(s)2NO(g)N2(g)CO2(g)的 H_。(2)在容积不变的密闭容器中，一定量的 NO 与足量的 C 发生反应：C(s)2NO(g)N2(g)CO2(g) HQ kJ·mol1，平衡时c(NO)与温度T的关系如图 1 所示，下列说法正确的是_(填字母)。A其他条件不变，改变活性炭的用量，平衡一定不移动BQ0，所以T1、T2、T3对应的平衡常数：K1K2K3C温度为T2时，若反应体系处于状态 D，则此时v(正)v(逆)D若状态 B、C、D 体系的压强分别为p(B)、p(C)、p(D)，则p(D)p(C)p(B)8(3)已知某温度时，反应 C(s)2NO(g)N2(g)CO2(g)的平衡常数K，在该温度下的 2 9 16L 密闭容器中投入足量的活性炭和 2.0 mol NO 发生反应，t1时刻达到平衡，请在图 2 中画出反应过程中c(NO)随时间t的变化曲线。.用纳米铁粉或电解法处理废水中的硝酸盐。(4)纳米铁粉处理污水中 NO的离子方程式为： 34FeNO10H=4Fe2NH3H2O。 3 4实验证实，pH 偏低将会导致 NO的去除率下降，其原因是_ 3_。相同条件下，纳米铁粉去除不同水样中 NO的速率有较大差异(见下图)，产生该差异的可 3能原因是_。(5)电解法处理水中硝酸盐的原理是：以金属 Pt 作电极，用质子交换膜把溶液分为阴阳两极区，阴极区为含硝酸盐的工业废水，接通直流电源进行电解，产物为 N2。请写出阴极的电极反应式：_。答案 (1)(c) kJ·mol1 (2)Cba 29(3)(4)纳米铁粉与 H反应生成 H2，导致 NO的去除率下降 Cu 或 Cu2对纳米铁粉去除 NO 3的反应有催化作用(或形成 FeCu 原电池增大纳米铁粉去除 NO的反应速率) (5) 3 32NO10e12H=N26H2O 3解析 .(1)应用盖斯定律，将× × 得：C(s)2NO(g)N2(g)CO2(g) 1 21 2H(c) kJ·mol1。ba 2(2)将 C 全部从平衡体系中移走，平衡逆向移动，A 项错误；根据图像，升高温度c(NO)增大，平衡逆向移动，化学平衡常数减小，逆反应为吸热反应，Q0 且K1K2K3，B 项错误；状态 D 的c(NO)大于T2平衡时c(NO)，则状态 D 反应正向进行，此时v(正)v(逆)，C 项正确；该反应为气体分子数不变的反应，气体分子物质的量始终不变，在容积不变的密闭容器中体系的压强取决于温度，温度越高压强越大，则p(C)p(B)p(D)，D 项错误。(3)用三段式，设从起始到平衡转化c(NO)为x mol·L1C(s) 2NO(g)N2(g)CO2(g)c起始/mol·L1 1.0 0 0c转化/mol·L1 x x 2x 2c平衡/mol·L1 1.0x x 2x 2化学平衡常数K，解得x0.6，作图时,起始c(NO)为 1.0 c(N2)·c(CO2) c2(NO)x 2×x 2 (1.0x)29 16mol·L1，随着时间推移c(NO)减小，t1达到平衡时c(NO)为 1.0 mol·L10.6 mol·L10.4 mol·L1，t1后c(NO)保持 0.4 mol·L1。.(4)pH 偏低，溶液酸性较强，纳米铁粉与 H反应生成 H2，导致 NO的去除率下降。根 3据图像，含 Cu2的水样中 NO的去除速率更快，产生差异的原因是：Cu(Fe 与 Cu2反应生 3成 Cu，反应的方程式为 FeCu2=Fe2Cu)或 Cu2对纳米铁粉去除 NO的反应有催化 3作用(或形成 FeCu 原电池增大纳米铁粉去除 NO的反应速率)。 3(5)根据题意，阴极 NO得电子被还原成 N2,2 mol NO得到 10 mol 电子生成 1 mol N2，阴 3 310极的电极反应式为 2NO10e12H=N26H2O。 3