【高中化学】必修~选修 师生资料总汇

精品高中课程精讲汇编

高中语文 高中数学 高中英语

高中物理 高中化学 高中地理

高中历史 高中生物  高中政治

部编高中语文必修上册知识精讲

人教高中化学必修~选修资料

化学必修一

全册资料

化学必修二全册资料 全册名师视频精讲 知识点总结 电子课本化学选修一
全册资料相关推荐资料
推荐资料 高中化学必修选修电子课本 高中化学常用方程式汇编 高中有机化学知识点总结 高中化学选修3知识点总结 新观点：名师教你学好高中化学 周业虹:高中化学提分精讲视频 人教版高中化学选修知识点填空练习题  人教版高中化学选修3电子课本 教科书图片 初高中名师在线辅导答疑(名师一节课，胜读N年书)

2扫码下载

扫码下载：

高考化学突破——第28题

化学反应原理综合题

题组一　化学反应中的能量变化与化学平衡的综合

1.碳热还原法广泛用于合金及材料的制备。回答下列问题:

(1)一种制备氮氧化铝的反应原理为23Al₂O₃+15C+5N₂===2Al₂₃O₂₇N₅+15CO,产物Al₂₃O₂₇N₅中氮元素的化合价为,该反应中每生成1 mol Al₂₃O₂₇N₅,转移的电子数为。

(2)真空碳热冶铝法包含很多反应,其中的三个反应如下:

Al₂O₃(s)+3C(s)===Al₂OC(s)+2CO(g)　ΔH₁

2Al₂OC(s)+3C(s)===Al₄C₃(s)+2CO(g)　ΔH₂

2Al₂O₃(s)+9C(s)===Al₄C₃(s)+6CO(g)　ΔH₃

①ΔH₃=(用ΔH₁、ΔH₂表示)。 

②Al₄C₃可与足量盐酸反应制备一种最简单的烃。该反应的化学方程式为         。

(3)下列是碳热还原法制锰合金的三个反应,CO与CO₂平衡分压比的自然对数值(lnK=2.303 lgK)与温度的关系如图所示(已知K_p是用平衡分压代替浓度计算所得的平衡常数,分压=总压×气体的物质的量分数)。

Ⅰ.Mn₃C(s)+4CO₂(g)3MnO(s)+5CO(g)　K_p(Ⅰ)

Ⅱ.Mn(s)+CO₂(g)MnO(s)+CO(g)　K_p(Ⅱ)

Ⅲ.Mn₃C(s)+CO₂(g)3Mn(s)+2CO(g)　K_p(Ⅲ)

①ΔH>0的反应是              (填“Ⅰ”“Ⅱ”或“Ⅲ”)。

②1 200 K时,在一体积为2 L的恒容密闭容器中有17.7 g Mn₃C(s)和0.4 mol CO₂,只发生反应Ⅰ,5 min后达到平衡,此时CO的浓度为0.125 mol/L,则0～5 min内v(CO₂)=                   。

③在一体积可变的密闭容器中加入一定量的Mn(s)并充入一定量的CO₂(g),只发生反应Ⅱ,下列能说明反应Ⅱ达到平衡的是                (填字母)。

A.容器的体积不再改变

B.固体的质量不再改变

C.气体的总质量不再改变

答案　(1)-3　9.03×10²⁴(或15N_A)

(2)①2ΔH₁+ΔH₂②Al₄C₃+12HCl===4AlCl₃+3CH₄↑

(3)①Ⅲ　②0.02 mol·L^-1·min^-1③BC

解析　(1)反应23Al₂O₃+15C+5N₂===2Al₂₃O₂₇N₅+15CO中,产物Al₂₃O₂₇N₅中氮元素的化合价为-3,该反应中每生成1 mol Al₂₃O₂₇N₅,转移的电子数为5×3N_A=15N_A。

(2)已知Ⅰ.Al₂O₃(s)+3C(s)===Al₂OC(s)+2CO(g)　ΔH₁

Ⅱ.2Al₂OC(s)+3C(s)===Al₄C₃(s)+2CO(g)　ΔH₂

Ⅲ.2Al₂O₃(s)+9C(s)===Al₄C₃(s)+6CO(g)　ΔH₃

①根据盖斯定律,由Ⅰ×2+Ⅱ得反应Ⅲ,则ΔH₃=2ΔH₁+ΔH₂;②Al₄C₃可与足量盐酸反应制备一种最简单的烃(CH₄),根据质量守恒定律可得反应的化学方程式为Al₄C₃+12HCl===4AlCl₃+3CH₄↑。(3)①由题图中信息可知,反应Ⅲ升高温度,lnK增大,则K增大,平衡正向移动,说明其正反应为吸热反应,ΔH>0;②0～5 min内v(CO₂)==0.02 mol·L^-1·min^-1;③反应Ⅱ.Mn(s)+CO₂(g)MnO(s)+CO(g)为气体体积不变的放热反应,根据“变量不变达平衡”进行判断,反应为气体体积不变的反应,反应过程中容器的体积不是变量,不能作为平衡状态的判断依据,选项A不符合题意;反应是一个固体质量增大的反应,固体的质量为变量,当固体的质量不再改变说明反应达到平衡状态,选项B符合题意;反应是一个气体质量减小的反应,气体的总质量为变量,当气体的总质量不再改变说明反应达到平衡状态,选项C符合题意。

2.纳米级Cu₂O由于具有优良的催化性能而受到关注,下表为制取Cu₂O的两种方法:

方法a	用炭粉在高温条件下还原CuO
方法b	电解法,反应为2Cu+H2OCu2O+H2↑

(1)已知:

①2Cu(s)+ 1/2O₂(g)===Cu₂O(s) ΔH₁=-169 kJ·mol^-1

②C(s)+1/2O₂(g)CO(g)  ΔH₂=-110.5 kJ·mol^-1

③Cu(s)+1/2O₂(g)===CuO(s) ΔH₃=-157 kJ·mol^-1

则方法a中反应的热化学方程式是                                                。

(2)方法b是用肼燃料电池为电源,通过离子交换膜电解法控制电解液中OH^-的浓度来制备纳米Cu₂O,装置如图所示:

①上述装置中B电极应连电极           (填“C”或“D”)。

②该离子交换膜为          离子交换膜(填“阴”或“阳”),该电解池的阳极反应式为                             。

③原电池中负极反应式为                           。

(3)在相同体积的恒容密闭容器中,用以上方法制得的两种Cu₂O分别进行催化分解水的实验:2H₂O(g)2H₂(g)+O₂(g)　ΔH>0。水蒸气的浓度随时间t的变化如下表所示:

①催化剂的催化效率:实验①         实验②(填“>”或“<”)。

②实验①②③的化学平衡常数K₁、K₂、K₃的大小关系为                   。

答案　(1)2CuO(s)+C(s)===Cu₂O(s)+CO(g)　ΔH=+34.5 kJ·mol^-1

(2)①D　②阴　2Cu-2e^-+2OH^-===Cu₂O+H₂O

③N₂H₄-4e^-+4OH^-===N₂↑+4H₂O

(3)①<　②K₁=K₂<K₃

解析　(1)据盖斯定律可知反应2CuO(s)+C(s)===Cu₂O(s)+CO(g)的ΔH=ΔH₁+ΔH₂-2ΔH₃=+34.5 kJ·mol^-1。

(2)①在燃料电池中,通入燃料的一极为负极,所以C为负极,D为正极;用电解法制备纳米Cu₂O时,Cu电极应为阳极,与电池正极相连,故B电极应连D电极。

②电解池中,A极反应式为2H₂O+2e^-===H₂↑+2OH^-,B极反应式为Cu+2OH^--2e^-===Cu₂O+H₂O,A极产生OH^-,B极消耗OH^-,故离子交换膜为阴离子交换膜。

③原电池负极上N₂H₄失电子被氧化为N₂,电极反应式为N₂H₄+4OH^--4e^-===N₂↑+4H₂O。

(3)①根据题表数据知反应速率:实验①<实验②,故催化剂的催化效率:实验①<实验②。

②水的分解为吸热反应,升高温度,平衡正向移动,H₂O的平衡转化率增大,故T₁<T₂。对于吸热反应,升高温度,平衡常数增大,故K₁=K₂<K₃。

题组二　化学平衡与电解质溶液的综合题

1.含氮化合物在生产、生命活动中有重要的作用。回答下列问题:

(1)已知:4NH₃(g)+5O₂(g)===4NO(g)+6H₂O(g)  ΔH₁=-a kJ/mol

4NH₃(g)+6NO(g)===5N₂(g)+6H₂O(g)  ΔH₂=-b kJ/mol

H₂O(l)===H₂O(g)　ΔH₃=+c kJ/mol

写出在298 K时,氨气燃烧生成N₂的热化学方程式:                                。

(2)肌肉中的肌红蛋白(Mb)可与O₂结合生成MbO₂:Mb(aq)+O₂(g)   MbO₂(aq)

其中k_正和k_逆分别表示正反应和逆反应的速率常数,即v_正=k_正·c(Mb)·p(O₂),v_逆=k_逆·c(MbO₂)。37 ℃时测得肌红蛋白的结合度(α)与p(O₂)的关系如下表[结合度(α)指已与O₂结合的肌红蛋白占总肌红蛋白的百分比]:

p(O2)/kPa	0.50	1.00	2.00	3.00	4.00	5.00	6.00
α(MbO2)/%	50.0	67.0	80.0	85.0	88.0	90.3	91.0

①计算37 ℃、p(O₂)为2.00 kPa时,上述反应的平衡常数K=             。

②导出平衡时肌红蛋白与O₂的结合度(α)与O₂的压强[p(O₂)]之间的关系式α=          (用含有k_正、k_逆的式子表示)。

(3)构成肌红蛋白的甘氨酸(H₂NCH₂COOH)是一种两性物质,在溶液中以三种离子形式存在,其转化关系如下:

H₃N⁺CH₂COOHH₃N⁺CH₂COO^- H₂NCH₂COO^-

在甘氨酸溶液中加入酸或碱,三种离子的百分含量与的关系如图1所示:

图1

①纯甘氨酸溶液呈性;当溶液呈中性时三种离子的浓度由大到小的顺序为           。

②向 =-8的溶液中加入过量HCl时,反应的离子方程式为                        。

③用电位滴定法(图2)可测定某甘氨酸样品的纯度:称取样品150 mg,在一定条件下,用0.100 0 mol/L的高氯酸溶液滴定(与甘氨酸1∶1发生反应),测得电压变化与滴入HClO₄溶液的体积关系如图3所示。做空白对照实验,消耗HClO₄溶液的体积为0.25 mL,该样品的纯度为%(计算结果保留一位小数)。

图2　电位滴定装置图

图3　滴定曲线

答案　(1)4NH₃(g)+3O₂(g)===2N₂(g)+6H₂O(l)　= kJ/mol

(2)①2.00 kPa^-1(无kPa^-1不扣分,答2不扣分)　② 

(3)①酸　H₃N⁺CH₂COO^->H₂NCH₂COO^->H₃N⁺CH₂COOH　②H₂NCH₂COO^-+2H⁺===H₃N⁺CH₂COOH　③85.0

解析　(2)①37 ℃、(O₂)=2.00 kPa时,结合度(MbO₂)为80.0%,由结合度的定义可知,反应达平衡时 =4,反应的平衡常数K=    =2.00 kPa^-1。②由平衡常数K=  可求出c(MbO₂)=  ,代入结合度的定义:α =  可得,α=  。(3)①甘氨酸是两性物质,含有—NH₂和—COOH,在强酸性溶液中,—NH₂与H⁺结合成—NH₃⁺,在强碱性溶液中,—COOH与OH^-反应生成—COO^-,结合三种离子的转化关系可判断,图中Ⅰ、Ⅱ和Ⅲ分别代表H₂NCH₂COO^-、H₃N⁺CH₂COO^-和H₃N⁺CH₂COOH。溶液呈中性时, =0,溶液中离子浓度大小顺序为H₃N⁺CH₂COO^->H₂NCH₂COO^->H₃N⁺CH₂COOH。②  =-8时,溶液中存在的主要是H₂NCH₂COO^-,它与过量的HCl反应生成H₃N⁺CH₂COOH。③根据滴定曲线的突跃范围知,消耗HClO₄溶液17.25 mL,减去空白实验的0.25 mL,实际消耗滴定液17.00 mL,HClO₄与甘氨酸1∶1发生反应,则有n(甘氨酸)=n(HClO₄)=0.100 0 mol·L^-1×17.00×10^-3 L,m(甘氨酸)=1.7×10^-3 mol×75 g·mol^-1=0.127 5 g=127.5 mg,故样品纯度 = ×100%=85.0%。

2.以氧化铝为原料,通过碳热还原法可合成氮化铝(AlN);通过电解法可制取铝。电解铝时阳极产生的CO₂可通过二氧化碳甲烷化等再利用。请回答:

(1)已知:①2Al₂O₃(s)===4Al(g)+3O₂(g)  ΔH₁=+3 351 kJ/mol

②2C(s)+O₂(g)===2CO(g)　ΔH₂=-221 kJ/mol

③2Al(g)+N₂(g)===2AlN(s)　ΔH₃=a kJ/mol

④Al₂O₃(s)+3C(s)+N₂(g)===2AlN(s)+3CO(g)  ΔH₄=+1 026 kJ/mol

反应③的a=,反应④自发进行的条件是(填“高温”“低温”或“任意温度”)。

(2)在常压、Ru/TiO₂催化下,CO₂和H₂的混合气体(体积比1∶4,总物质的量为x mol)进行反应,测得CO₂转化率、CH₄和CO选择性随温度变化的情况分别如图1和图2所示(选择性:转化的CO₂中生成CH₄或CO的百分比)。

反应Ⅰ:CO₂(g)+4H₂(g)CH₄(g)+2H₂O(g)　ΔH₅

反应Ⅱ:CO₂(g)+H₂(g)CO(g)+H₂O(g)　ΔH₆

图1

图2

①下列说法正确的是             。

A.ΔH₅小于零

B.温度可影响产物的选择性

C.CO₂平衡转化率随温度升高先增大后减小

D.其他条件不变,将CO₂和H₂的初始体积比改变为1∶3,可提高CO₂平衡转化率

②350 ℃时,反应Ⅰ在t₁时刻达到平衡,平衡时容器体积为y L,该温度下反应Ⅰ的平衡常数为               (用x、y表示)。

(3)CO₂溶于水形成H₂CO₃。已知常温下H₂CO₃的电离平衡常数K₁=4.4×10^-7,K₂=4.7×10^-11,

NH₃·H₂O的电离平衡常数K_b=1.75×10^-5。请计算反应NH₄⁺+HCO₃^-+H₂ONH₃·H₂O+H₂CO₃在常温下的平衡常数K=                。(结果保留一位小数)

(4)据文献报道,二氧化碳可以在酸性水溶液中用惰性电极电解得到乙烯,其原理如图所示。

b电极上的电极反应式为                                        ,该装置中使用的是                 (“阴”或“阳”)离子交换膜。

答案　(1)-318　高温

(2)①AB　② 

(3)1.3×10^-3

(4)2CO₂+12H⁺+12e^-===C₂H₄+4H₂O　阳

解析　(1)已知①2Al₂O₃(s)===4Al(g)+3O₂(g)　ΔH₁=+3 351 kJ/mol,②2C(s)+O₂(g)==2CO(g)　ΔH₂=-221 kJ/mol,③2Al(g)+N₂(g)===2AlN(s)　ΔH₃=a kJ/mol,④Al₂O₃(s)+3C(s)+N₂(g)===2AlN(s)+3CO(g)　ΔH₄=+1 026 kJ/mol,根据盖斯定律,①+②×3+③×2=2×④,解得ΔH₃=-318 kJ/mol;若ΔG=ΔH-TΔS<0,则反应能自发进行,反应④的ΔH>0,ΔS>0,因此该反应能自发进行的条件为高温。(2)①根据题中图1可知,CO₂的转化率先增大是因为反应正向进行,到一定温度时达到平衡,再升高温度CO₂的转化率减小,说明正反应为放热反应,ΔH₅小于零,故A正确;由题中图2可知,随温度升高甲烷的选择性降低,CO的选择性增加,因此温度可影响产物的选择性,故B正确;CO₂转化率先增大是因为反应正向进行未达到平衡状态,达到平衡状态后,随温度升高CO₂的转化率减小,温度低于350℃时反应未达到平衡,不是平衡转化率,故C错误;CO₂和H₂的混合气体(体积比1∶4,总物质的量x mol)进行反应,其他条件不变,将CO₂和H₂的初始体积比改变为1∶3,相当于减小氢气的量,CO₂平衡转化率减小,故D错误。②350℃时,反应Ⅰ在t₁时刻达到平衡,平衡时容器体积为y L,二氧化碳的转化率为80%,根据三段式法有:

平衡常数K=   。(3)反应NH₄⁺+HCO₃^-+H₂ONH₃·H₂O+H₂CO₃的平衡常数K =   ≈1.3×10^-3。(4)由题图可知,电解时二氧化碳在b极上得电子发生还原反应生成乙烯,电极反应式为2CO₂+12H⁺+12e^-===C₂H₄+4H₂O,因离子交换膜只允许氢离子通过,所以是阳离子交换膜。 

喜欢就扫码关注

教育是个美好的过程

有我你不寂寞 

图文来自网络，版权归原作者，如有不妥，告知即删

下载全册PPT课件动画教案习题朗读试卷整套资料点击阅读原文