届高考化学二轮专题攻略热点题型练 高考主观题热点题型 第28题 化学反应原理综合题 带答案Word格式.docx
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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
2.(15分)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+H2O
Cu2O+H2↑
(1)已知:
①2Cu(s)+
O2(g)
Cu2O(s) ΔH1=-169kJ·
mol-1
②C(s)+
CO(g) ΔH2=-110.5kJ·
③Cu(s)+
CuO(s) ΔH3=-157kJ·
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:
序号
温度/℃c/mol·
L-1t/min
10
20
30
40
50
①
T1
0.050
0.0492
0.0486
0.0482
0.0480
②
0.0488
0.0484
③
T2
0.10
0.096
0.093
0.090
①催化剂的催化效率:
实验① 实验②(填“>
”或“<
”)。
②实验①、②、③的化学平衡常数K1、K2、K3的大小关系为 。
题组二 化学平衡与电解质溶液的综合题
1.(15分)用沉淀滴定法快速测定NaI等碘化物溶液中c(I-),实验过程包括准备标准溶液和滴定待测溶液。
Ⅰ.准备标准溶液
a.准确称取AgNO3基准物4.2468g(0.0250mol)后,配制成250mL标准溶液,放在棕色试剂瓶中避光保存,备用。
b.配制并标定100mL0.1000mol·
L-1NH4SCN标准溶液,备用。
Ⅱ.滴定的主要步骤
a.取待测NaI溶液25.00mL于锥形瓶中。
b.加入25.00mL0.1000mol·
L-1AgNO3溶液(过量),使I-完全转化为AgI沉淀。
c.加入NH4Fe(SO4)2溶液作指示剂。
d.用0.1000mol·
L-1NH4SCN溶液滴定过量的Ag+,使其恰好完全转化为AgSCN沉淀后,体系出现淡红色,停止滴定。
e.重复上述操作两次。
三次测定数据如下表:
实验序号
1
2
3
消耗NH4SCN标准溶液体积/mL
10.24
10.02
9.98
f.数据处理。
回答下列问题:
(1)将称得的AgNO3配制成标准溶液,所使用的仪器除烧杯和玻璃棒外还有 。
(2)AgNO3标准溶液放在棕色试剂瓶中避光保存的原因是 。
(3)滴定应在pH<
0.5的条件下进行,其原因是 。
(4)b和c两步操作是否可以颠倒 ,说明理由
。
(5)所消耗的NH4SCN标准溶液平均体积为 mL,测得c(I-)= mol·
L-1。
(6)在滴定管中装入NH4SCN标准溶液的前一步,应进行的操作为 。
(7)判断下列操作对c(I-)测定结果的影响(填“偏高”“偏低”或“无影响”)。
①若在配制AgNO3标准溶液时,烧杯中的溶液有少量溅出,则测定结果 。
②若在滴定终点读取滴定管刻度时,俯视标准液液面,则测定结果 。
2.(15分)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:
①2Al2O3(s)
4Al(g)+3O2(g)
ΔH1=+3351kJ/mol
②2C(s)+O2(g)
2CO(g) ΔH2=-221kJ/mol
③2Al(g)+N2(g)
2AlN(s) ΔH3=akJ/mol
④Al2O3(s)+3C(s)+N2(g)
2AlN(s)+3CO(g)
ΔH4=+1026kJ/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混合气体(体积比1∶4,总物质的量xmol)进行反应,测得CO2转化率、CH4和CO选择性随温度变化情况分别如图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少
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yL,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Kb=1.75×
10-5。
常温下,用氨水吸收CO2可得到NH4HCO3溶液,NH4HCO3溶液显 (填“酸性”“中性”或“碱性”);
请计算反应N
+HC
+H2O
NH3·
H2O+H2CO3的平衡常数K= 。
(4)据文献报道,二氧化碳可以在酸性水溶液中用情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。
答案全解全析
题组一 化学反应中的能量变化与化学平衡的综合
1.答案
(1)-3 9.03×
1024(或15NA)
(2)①2ΔH1+ΔH2 ②Al4C3+12HCl
4AlCl3+3CH4↑
(3)①Ⅲ ②0.02mol·
L-1·
min-1 ③BC
解析
(1)反应23Al2O3+15C+5N2
2Al23O27N5+15CO中,产物Al23O27N5中氮的化合价为-3,该反应中每生成1molAl23O27N5,转移的电子数为5×
3NA=15NA。
(2)已知Ⅰ.Al2O3(s)+3C(s)
Ⅱ.2Al2OC(s)+3C(s)
Ⅲ.2Al2O3(s)+9C(s)
①根据盖斯定律,由Ⅰ×
2+Ⅱ得反应Ⅲ:
Al4C3(s)+6CO(g) 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,正反应为吸热反应,ΔH>
0;
②0~5min内v(CO2)=
v(CO)=
×
=0.02mol·
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达到平衡状态,选项C符合题意。
2.答案
(1)2CuO(s)+C(s)
Cu2O(s)+CO(g) ΔH=+34.5kJ·
mol-1(2分)
(2)①D(2分)
②阴(2分) 2Cu-2e-+2OH-
Cu2O+H2O(3分)
③N2H4-4e-+4OH-
N2↑+4H2O(2分)
(3)①<
(2分)
②K1=K2<
K3(2分)
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=+34.5kJ·
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根据表格数据知反应速率:
实验①<
实验②,故催化剂的催化效率:
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。
1.答案
(1)250mL(棕色)容量瓶、胶头滴管
(2)避免AgNO3见光分解
(3)防止因Fe3+的水解而影响滴定终点的判断(或抑制Fe3+的水解)
(4)否(或不能) 若颠倒,Fe3+与I-反应,指示剂耗尽,无法判断滴定终点
(5)10.00 0.0600
(6)用NH4SCN标准溶液进行润洗
(7)偏高 偏高
解析 本题考查化学实验基本操作、实验数据的处理和误差分析等。
(1)配制250mLAgNO3标准溶液要用250mL容量瓶、胶头滴管、烧杯和玻璃棒。
(2)AgNO3见光易分解,因此AgNO3标准溶液要放在棕色试剂瓶中避光保存。
(3)本实验用NH4Fe(SO4)2溶液作指示剂,Fe3+水解会影响滴定终点的判断,为了抑制Fe3+的水解,滴定应在pH<
0.5的条件下进行。
(4)若操作颠倒,指示剂中含有的Fe3+会与待测液中的I-反应,使指示剂耗尽,无法指示滴定终点。
(5)观察三次实验数据知,第1次数据与后两次实验数据相差较大,应舍去;
第2次和第3次实验数据求平均值得消耗NH4SCN标准溶液平均体积为10.00mL;
由Ag++I-
AgI↓、Ag++SCN-
AgSCN↓知,c(I-)=
=0.0600mol·
(6)滴定管装入溶液之前必须用待装溶液润洗,故在滴定管中装入NH4SCN标准溶液的前一步为用NH4SCN标准溶液润洗滴定管。
(7)①配制AgNO3标准溶液时烧杯中的溶液溅出,则配制的AgNO3标准溶液浓度偏小,滴定时消耗NH4SCN溶液偏少,测定的c(I-)偏高;
②滴定终点时俯视读数,由于滴定管刻度“上小下大”,故读数偏小,代入计算式的NH4SCN标准溶液体积偏小,测定的c(I-)偏高。
2.答案
(1)-318 高温
(2)①AB ②
(3)碱性 1.3×
10-3
(4)2CO2+12H++12e-
C2H4+4H2O 阳
解析
(1)已知①2Al2O3(s)
4Al(g)+3O2(g) ΔH1=+3351kJ/mol,②2C(s)+O2(g)
2CO(g) ΔH2=-221kJ/mol,③2Al(g)+N2(g)
2AlN(s) ΔH3=akJ/mol,④Al2O3(s)+3C(s)+N2(g)
2AlN(s)+3CO(g) ΔH4=+1026kJ/mol,根据盖斯定律,①+②×
3+③×
2=2×
④,解得ΔH3=-318kJ/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,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340℃时反应未达到平衡,不是平衡转化率,故C错误;
CO2和H2混合气体(体积比1∶4,总物质的量xmol)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yL,二氧化碳的转化率为80%,根据三段式法有:
CO2(g)+4H2(g)
CH4(g) + 2H2O(g)
起始量(mol) 0.2x 0.8x 0 0
转化量(mol) 0.16x0.64x0.16x0.32x
平衡量(mol) 0.04x0.16x0.16x0.32x
平衡常数K=
=
。
(3)已知NH3·
10-5,H2CO3的电离平衡常数K1=4.4×
10-11,Kb>
K2,所以碳酸氢根离子的水解程度大于铵根离子的水解程度,NH4HCO3溶液显碱性;
反应N
H2O+H2CO3的平衡常数K=
=1.3×
10-3。
(4)由图可知,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。
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