江蘇省2020版高考化學(xué)三輪復(fù)習(xí)題型精準(zhǔn)練題型十八化學(xué)反應(yīng)原理綜合題

1、題型十八化學(xué)反應(yīng)原理綜合題(建議用時(shí)：35分鐘)1氫能源是最具應(yīng)用前景的能源之一，高純氫的制備是目前的研究熱點(diǎn)。(1)甲烷水蒸氣催化重整是制高純氫的方法之一。反應(yīng)器中初始反應(yīng)的生成物為H2和CO2，其物質(zhì)的量之比為41，甲烷和水蒸氣反應(yīng)的化學(xué)方程式是_。已知反應(yīng)器中還存在如下反應(yīng)：2iCH4(g)H2O(g)=CO(g)3H2(g)H1ii.CO(g)H2O(g)=CO(g)H2(g)H2iii.CH4(g)=C(s)2H2(g)H3iii為積炭反應(yīng)，利用H1和H2計(jì)算H3時(shí)，還需要利用_反應(yīng)的H。反應(yīng)物投料比采用n(H2O)n(CH4)41，大于初始反應(yīng)的化學(xué)計(jì)量數(shù)之比，目的是_(填字母)。

2、a促進(jìn)CH4轉(zhuǎn)化b促進(jìn)CO轉(zhuǎn)化為CO2c減少積炭生成用CaO可以去除CO2。H2體積分?jǐn)?shù)和CaO消耗率隨時(shí)間變化關(guān)系如圖所示。從t1時(shí)開始，H2體積分?jǐn)?shù)顯著降低，單位時(shí)間CaO消耗率_(填“升高”“降低”或“不變”)。此時(shí)CaO消耗率約為35%，但已失效，結(jié)合化學(xué)方程式解釋原因：_。(2)可利用太陽能光伏電池電解水制高純氫，工作示意圖如圖。通過控制開關(guān)連接K1或K2，可交替得到H2和O2。制H2時(shí)，連接_。產(chǎn)生H2的電極反應(yīng)式是_。改變開關(guān)連接方式，可得O2。結(jié)合和中電極3的電極反應(yīng)式，說明電極3的作用：_。2研究氮氧化物的反應(yīng)機(jī)理，對(duì)于消除環(huán)境污染有重要意義。(1)氮氧化物(NOx)可在催化

3、劑作用下與氨反應(yīng)生成無污染的物質(zhì)，該反應(yīng)的化學(xué)方程式為_。(2)對(duì)于一般的化學(xué)反應(yīng)：aAbB=cCdD存在反應(yīng)速率方程vkcm(A)cn(B)，利用反應(yīng)速率方程可求出化學(xué)反應(yīng)瞬時(shí)速率。mn為反應(yīng)級(jí)數(shù)，當(dāng)mn分別等于0、1、2時(shí)分別稱為零級(jí)反應(yīng)、一級(jí)反應(yīng)、二級(jí)反應(yīng)；k為反應(yīng)速率常數(shù)，k與溫度、活化能有關(guān)，與濃度無關(guān)，溫度升高，k增大。在600K下反應(yīng)2NO(g)O2(g)如表所示：初始濃度/(mol/L)2NO2(g)的初始濃度與初始速率c(NO)0.0100.0100.030c(O2)0.0100.0200.020初始速率/mol/(Ls)2.51035.010345103通過分析表中實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)

4、，得出該反應(yīng)的速率方程為v_，為_級(jí)反應(yīng)，當(dāng)c(NO)0.015mol/L、c(O2)0.025mol/L時(shí)的初始速率為_(保留兩位有效數(shù)字)。(3)升高溫度絕大多數(shù)的化學(xué)反應(yīng)速率增大，但是2NO(g)O2(g)2NO2(g)的反應(yīng)速率卻隨著溫度的升高而減小。某化學(xué)小組為探究該特殊現(xiàn)象的原因，查閱資料知其反應(yīng)歷程分兩步：a2NO(g)N2O2(g)H1”“v(第二步反應(yīng))B反應(yīng)的中間產(chǎn)物為N2O2C反應(yīng)b中N2O2與O2的碰撞僅部分有效3采用H2或CO催化還原NO能達(dá)到消除污染的目的，在氮氧化物尾氣處理領(lǐng)域有著廣泛應(yīng)用?；卮鹣铝袉栴}：(1)用CO處理NO時(shí)產(chǎn)生兩種無毒、無害的氣體，該反應(yīng)的氧化

5、產(chǎn)物為_。(2)已知：氫氣的燃燒熱為285.8kJ/mol22NO(g)=N(g)O2(g)H1180.5kJ/molH2O(g)=HO(l)H244kJ/mol寫出用H2處理NO生成水蒸氣和1molN2的熱化學(xué)方程式：_。(3)針對(duì)上述用H2處理NO生成水蒸氣和1molN2的反應(yīng)，回答下列問題：研究表明，上述反應(yīng)中，反應(yīng)速率vkc2(NO)c2(H2)，其中k為速率常數(shù)，只與溫度有關(guān)。t1時(shí)刻，vv1，若此刻保持溫度不變，將c(NO)增大到原來的2倍時(shí)，c(H2)減小為1原來的2(此時(shí)vv2)。則有v1_v2(填“”“”或“”)。在溫度T時(shí)，向容積固定的密閉容器中充入3molNO和2molH

6、2發(fā)生上述反應(yīng)，起始?jí)簭?qiáng)為p0，一段時(shí)間后，反應(yīng)達(dá)到平衡，此時(shí)壓強(qiáng)p0.9p0，則NO的平衡轉(zhuǎn)化率(NO)_(結(jié)果保留三位有效數(shù)字)，該反應(yīng)的平衡常數(shù)Kp_(用含p的代數(shù)式表示，Kp為以分壓表示的平衡常數(shù)，且某氣體的分壓總壓該氣體的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù))。(4)實(shí)驗(yàn)室常用NaOH溶液吸收法處理NOx，反應(yīng)的化學(xué)方程式如下：(已知NO不能與NaOH溶液反應(yīng))NONO22NaOH=2NaNOH2O2NO22NaOH=NaNONaNO3H2O若NOx(此處為NO和NO2的混合氣體)能被NaOH溶液完全吸收，則x的取值范圍為_。1molNO2和溶質(zhì)物質(zhì)的量為1mol的NaOH溶液恰好完全反應(yīng)后，溶液中各離子濃

7、度由大到小的順序?yàn)開。(5)一氧化氮空氣質(zhì)子交換膜燃料電池將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的同時(shí)，實(shí)現(xiàn)了制硝酸、發(fā)電、環(huán)保三位一體的結(jié)合，其工作原理如圖所示，寫出放電過程中負(fù)極的電極反應(yīng)式：_，若過程中產(chǎn)生2molHNO3，則消耗標(biāo)準(zhǔn)狀況下O2的體積為_L。44444某硫酸工廠的廢水中含有較多的H、Cu2、Fe2、SO2、AsO3、HAsO2、H2AsO等需要處理的雜質(zhì)離子，其中一種處理流程如圖1所示。已知：.常溫下lgc(M)(M表示Cu2或Fe2等)隨pH的沉淀溶解平衡曲線如圖2所示(已知105.72106)。.常溫下H3AsO4水溶液中含砷元素的各物種的分布分?jǐn)?shù)(平衡時(shí)某物種的濃度占各物種濃度之和的分

8、數(shù))與pH的關(guān)系如圖3所示。回答下列問題：(1)沉淀A的主要成分的化學(xué)式是_。(2)常溫下pH7的溶液中Cu2的物質(zhì)的量濃度為_，請(qǐng)判斷此時(shí)Fe2是否沉淀完全：_(填“是”或“否”)。(3)若氧化過程中生成了某種膠體，用離子方程式解釋氧化過程中溶液pH降低的原因：_。(4)研究H3AsO4水溶液，分析廢水中的砷的去除率：以酚酞為指示劑(pH變色范圍為8.210.0)，將NaOH溶液逐滴加入H3AsO4溶液中，當(dāng)溶液由無色變?yōu)闇\紅色時(shí)停止滴加。該過程中主要反應(yīng)的離子方程式為_。H3AsO4第一步電離方程式H3AsO44H2AsOH的電離常數(shù)為Ka1，則pKa1_(pKa1lgKa1)。最后一次調(diào)

9、節(jié)pH時(shí)，pH過低或過高砷的去除率都會(huì)明顯降低，pH過低時(shí)可能的原因是_；pH過高時(shí)可能的原因是_(從沉淀轉(zhuǎn)化的角度分析)。參考答案與解析1解析：(1)根據(jù)CH4與H2O反應(yīng)生成H2、CO2的物質(zhì)的量之比為41，結(jié)合原子守恒催化劑H2可得反應(yīng)的化學(xué)方程式為CH42H2O=4H2CO2。根據(jù)蓋斯定律，由iiiiii或iiiiii可得目標(biāo)熱化學(xué)方程式。反應(yīng)物的投料比n(H2O)n(CH4)41，大于初始反應(yīng)的化學(xué)計(jì)量數(shù)之比，H2O的物質(zhì)的量增加，有利于促進(jìn)CH4轉(zhuǎn)化，促進(jìn)CO轉(zhuǎn)化為CO2，防止CH4分解生成C(s)，從而減少積炭生成。根據(jù)題圖可知，從t1時(shí)開始，CaO消耗率曲線的斜率逐漸減小，單位

10、時(shí)間內(nèi)CaO消耗率逐漸降低。CaO與CO2反應(yīng)生成CaCO3，CaCO3覆蓋在CaO表面，減少了CO2與CaO的接觸面積，從而失效。(2)電解堿性電解液時(shí)，2O電離出的H在陰極得到電子產(chǎn)生H2，根據(jù)題圖可知電極1與電池負(fù)極連接，為陰極，所以制H2時(shí)，連接K1，產(chǎn)生H2的電極反應(yīng)式為2H2O2e=H2OH。制備O2時(shí)堿性電解液中的OH失去電子生成O2，連接K2，O2在電極2上產(chǎn)生。連接K1時(shí)，電極3為電解池的陽極，Ni(OH)2失去電子生的速控反應(yīng)。達(dá)到平衡時(shí)，正、逆反應(yīng)速率相等，所以v1正v1逆，K1c（N2O2）k1正c2（NO）k1逆2成NiOOH，電極反應(yīng)式為Ni(OH)2eOH=NiO

11、OHH2O，連接K2時(shí)，電極3為電解池的陰極，電極反應(yīng)式為NiOOHeH2O=Ni(OH)OH，使電極3得以循環(huán)使用。催化劑答案：(1)CH42H2O=4H2CO22C(s)2H2O(g)=CO(g)2H2(g)或C(s)CO2(g)=2CO(g)32abc降低CaOCO2=CaCO，CaCO3覆蓋在CaO表面，減少了CO2與CaO的接觸面積(2)K12H2O2e=H2OH制H2時(shí)，電極3發(fā)生反應(yīng)：Ni(OH)2OHe=NiOOHH2O。制O2時(shí)，上述電極反應(yīng)逆向進(jìn)行，使電極3得以循環(huán)使用2解析：(2)根據(jù)vkcm(NO)cn(O2)，當(dāng)O2濃度不變，NO濃度變?yōu)樵瓉淼?倍時(shí)，初始速率變?yōu)樵瓉?/p>

12、的9倍，所以初始速率與NO濃度的平方成正比，m2；同理n1；任選一組數(shù)據(jù)代入方程，得k2.5103，故v2.5103c2(NO)c(O2)。(3)反應(yīng)b為慢反應(yīng)，是整個(gè)反應(yīng)，v2正，K22正，所以反應(yīng)2NO(g)O2(g)v2逆c2（NO2）kc（N2O2）c（O2）k2逆2NO2(g)的Kc2（NO2）c（N2O2）c2（NO2）kc2（NO）c（O2）c（NO）c（N2O2）c（O2）k1逆k2逆容易發(fā)生，反應(yīng)的活化能越小。反應(yīng)a的H10，升高溫度時(shí)平衡逆向移動(dòng)，K1k1正減小，k1逆答案：(1)6NOx4xNH3=(32x)N26xH2Ok21正2正。反應(yīng)速率越快，說明反應(yīng)越k1逆kk2

13、正隨溫度升高而增大，但增大的程度比1正減小的程度小，故反應(yīng)速率減小。催化劑(2)2.5103c2(NO)c(O2)三1.4102mol/(Ls)反應(yīng)a的H10，升高溫度時(shí)平衡逆向移動(dòng)，K1(3)H1H2bk1正k2正k1逆k2逆k1正kk1逆k1逆k減小，2正隨溫度升高而增大，但增大的程度比1正減小的程度小，故反應(yīng)速率減小ABC3解析：(1)用CO處理NO時(shí)產(chǎn)生兩種無毒、無害的氣體，分別為N2和CO2，氧化產(chǎn)物為CO2。(2)由氫氣的燃燒熱為285.8kJ/mol可得：2H2(g)O2(g)=2HO(l)H3571.6kJ/mol，根據(jù)蓋斯定律，用H2處理NO生成1mol氮?dú)夂退魵獾臒峄瘜W(xué)方

14、程式為2H2(g)2NO(g)=N(g)2H2O(g)HH3H12H2664.1kJ/mol。(3)k只與溫度有關(guān)，1故當(dāng)c(NO)增大到原來的2倍，c(H2)減少為原來的2時(shí)，v1與v2相等；設(shè)反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí)，生成xmolN2。根據(jù)題意可列出三段式：反應(yīng)達(dá)到平衡，此時(shí)壓強(qiáng)p0.9p0，則有p0n052p（N2）p2（H2O）9p，p(H2O)p，則Kp29p（H2）p2（NO）2416p（p）2（p）22H2(g)2NO(g)=N(g)2H2O(g)起始/mol2300轉(zhuǎn)化/mol2x2xx2x平衡/mol22x32xx2xpn5x0.9，解得x0.5，故NO的轉(zhuǎn)化20.5mol2413mo

15、lp，p(NO)率(NO)100%33.3%，由分壓公式可知，p(H2)99p，p(N2)912p（p）299。(4)NO不能被NaOH溶992液?jiǎn)为?dú)吸收，NO2可以被NaOH溶液?jiǎn)为?dú)吸收，因此NO和NO2的混合氣體被NaOH溶液完全吸收的條件應(yīng)滿足：n(NO)n(NO2)1，當(dāng)n(NO)n(NO2)1時(shí)，x取最小值1.5，因?yàn)榛煊蠳O，所以x的最大值2，故x的取值范圍為1.5xc(NO)c(NO)c(OH)c(H)。(5)由原電池的工作原理圖示可知，左端的3鉑電極為原電池的負(fù)極，其電極反應(yīng)為NO3e2H2O=NO4H，當(dāng)過程中產(chǎn)生2molHNO3時(shí)轉(zhuǎn)移6e電子，而1molO2參加反應(yīng)轉(zhuǎn)移4m

16、ole，故需要1.5molO2參加反應(yīng)，標(biāo)準(zhǔn)狀況下的體積為1.5mol22.4L/mol33.6L。答案：(1)CO2(2)2H2(g)2NO(g)=N(g)2H2O(g)H664.1kJ/mol(3)33.3%916p淀，故沉淀A的主要成分為CaSO4。(2)KspM(OH)2c(M2)c2(OH)c（M2）K2wc2（H）lgc(M)0即c(M2)1molL1的點(diǎn)進(jìn)行計(jì)算，KspCu(OH)2（1104.15）2同理KspFe(OH)211015.1。常溫下pH7的溶液中c(Cu2)KspCu（OH）2c2（OH）323(4)1.5xc(NO)c(NO)c(OH)c(H)(5)NO3e2H

17、2O=NO4H33.644444解析：(1)因?yàn)閺U水含有較多的H、Cu2、Fe2、SO2、AsO3、HAsO2、H2AsO等需要4處理的雜質(zhì)離子，加入石灰乳調(diào)節(jié)溶液pH3時(shí)，結(jié)合后續(xù)流程可知只有Ca2與SO2產(chǎn)生沉，取圖中（11014）211019.7，1105.72106(molL1)，c(Fe2)1101.1molL11105molL1，F(xiàn)e2未沉淀完全。(3)氧化過程是將Fe2氧化為Fe3，F(xiàn)e3繼續(xù)反應(yīng)生成膠體，故溶液pH降低的原因是4Fe2O2c（H2AsO4）c（H）c（H3AsO4）34244410H2O=4Fe(OH)(膠體)8H。(4)以酚酞為指示劑，pH的變色范圍為8.210.0，此時(shí)溶液中砷元素主要以HAsO2的形式存在，故該過程中主要反應(yīng)的離子方程式為2OHH3AsO4=HAsO2H2O；Ka1，