2022年高考化學一輪復習 第三單元 化學反應原理新題呈現(xiàn)

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1、2022年高考化學一輪復習 第三單元 化學反應原理新題呈現(xiàn) 【例1】　(xx·江西景德鎮(zhèn)二模)氮的氧化物是造成空氣污染的主要氣體之一。 用某些特殊的催化劑能將汽車尾氣中的CO、NOx、碳氫化合物轉化成無毒物質。已知: 2C(s)+O2(g)2CO(g)　　　ΔH=-221.0 kJ·mol-1 N2(g)+O2(g)2NO(g)　 ΔH=+180.5 kJ·mol-1 C(s)+O2(g)CO2(g) ΔH=-393.5 kJ·mol-1 (1)寫出NO(g)與CO(g)催化轉化成N2(g)和CO2(g)的熱化學方程式:　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。

2、 (2)用NH3還原NOx生成N2和H2O。現(xiàn)有NO、NO2的混合氣體3 L，可用同溫、同壓下3.8 L的NH3恰好使其完全轉化為N2，則原混合氣體中NO和NO2的物質的量之比為　　　　。 (3)用電解法降解治理水中硝酸鹽污染。在酸性條件下，電解原理如圖1，直流電源A為　　　　(填“正”或“負”)極，寫出電解原理總反應的離子方程式:　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 圖1 圖2 (4)科研小組研究鐵屑對地下水脫氮的反應原理。 ①pH=2.5時，用鐵粉還原KNO3溶液，相關離子濃度、pH隨時間的變化關系如圖2(部分副反應產(chǎn)物

3、曲線略去)。請根據(jù)圖中信息寫出t1時刻前發(fā)生反應的離子方程式:　 。 ②已知活性炭能吸附N、OH-。pH=2.5時，將鐵屑和活性炭同時加入硝酸鉀溶液中，可以提高脫氮的效果，其原因是　　　　　　　　　　　　　。 [答案]　(1)2NO(g)+2CO(g)N2(g)+2CO2(g)　ΔH=-746.5 kJ·mol-1 (2)1∶9 (3)正　4N+4H+2N2↑+2H2O+5O2↑ (4)①4Fe+N+10H+4Fe2++N+3H2O?、诨钚蕴亢丸F構成了原電池，加快反應速率，此外，活性炭吸附生成物N、OH-，能降低水中的N濃度且使溶液的酸性增強 [解

4、析]　(1)N2(g)+O2(g)2NO(g)　ΔH=+180.5 kJ·mol-1?、? 2C(s)+O2(g)2CO(g)　ΔH=-221.0 kJ·mol-1?、? C(s)+O2(g)CO2(g)　ΔH=-393.5 kJ·mol-1　③ 根據(jù)蓋斯定律，③×2-②-①可得:2NO(g)+2CO(g)N2(g)+2CO2(g) ΔH=(-393.5 kJ·mol-1)×2-(-221.0 kJ·mol-1)-(+180.5 kJ·mol-1)=-746.5 kJ·mol-1。 (2)根據(jù)反應可知:氨氣被氧化為氮氣，NH3~N2~3e-;一氧化氮被還原為氮氣，NO~N2~2e-;二氧

5、化氮被還原為氮氣，NO2~N2~4e-。設一氧化氮體積為x，二氧化氮體積為3-x，氨氣的體積為3.8 L，根據(jù)電子守恒可知:3.8 L×3=2x+4×(3-x)，x=0.3 L，則二氧化氮體積為2.7 L，相同條件下，混合氣體中NO和NO2的體積比等于物質的量之比為0.3 L∶2.7 L=1∶9。 (3)由圖示知在Ag-Pt電極上N發(fā)生還原反應，因此Ag-Pt電極為陰極，則B為負極，A為電源正極，陰極反應是N得電子發(fā)生還原反應生成N2，陽極上氫氧根失去電子生成氧氣，電解總反應為4N+4H+2N2↑+2H2O+5O2↑。 (4)①根據(jù)圖示知道t1時刻前，硝酸根離子、氫離子濃度逐漸減小，亞鐵離

6、子濃度增大，則是金屬鐵和硝酸之間的反應，即4Fe+N+10H+4Fe2++N+3H2O;②將鐵屑和活性炭同時加入上述KNO3溶液中，活性炭和鐵構成了無數(shù)個微小的鐵碳原電池，加快反應速率(或活性炭吸附作用，降低溶液中N濃度)，可以提高脫氮效果。 【例2】　(xx·開封二模)開發(fā)新能源是解決環(huán)境污染的重要舉措，其中甲醇、甲烷是優(yōu)質的清潔燃料，可制作燃料電池。 (1)已知:①2CH3OH(l)+3O2(g)2CO2(g)+4H2O(g)　ΔH1=-1 274.0 kJ·mol-1 ②2CO(g)+O2(g)2CO2(g)　ΔH2=-566.0 kJ·mol-1 ③H2O(g)H2O(l)

7、　ΔH3=-44.0 kJ·mol-1。 甲醇不完全燃燒生成一氧化碳和液態(tài)水的熱化學方程式為　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 (2)生產(chǎn)甲醇的原料CO和H2可由反應CH4(g)+H2O(g)CO(g)+3H2(g)　ΔH>0得到。 ①一定條件下CH4的平衡轉化率與溫度、壓強的關系如圖1，則p1　　　　(填“<”、“>”或“=”)p2。A、B、C三點處對應平衡常數(shù)(KA、KB、KC)的大小順序為　　　　　　。 ②100 ℃時，將1 mol CH4和2 mol H2O通入容積為1 L的定容密閉容器中發(fā)生反應，能說明該反應已經(jīng)達到平衡狀態(tài)的是　　　　(填

8、字母)。 a. 容器的壓強恒定 b. 容器內氣體密度恒定 c. 3v正(CH4)=v逆(H2) d. 單位時間內消耗0.1 mol CH4同時生成0.3 mol H2 (3)甲醇燃料電池(簡稱DMFC)由于結構簡單、能量轉化率高、對環(huán)境無污染，可作為常規(guī)能源的替代品而越來越受到關注。DMFC工作原理如圖2所示:通入a氣體的電極是原電池的　　　　(填“正”或“負”)極，其電極反應式為　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 (4)某研究小組將兩個甲烷燃料電池串聯(lián)后作為電源，進行飽和氯化鈉溶液電解實驗，如圖3所示U形管中氯化鈉溶液的體積為800 mL。閉合K后，若每個電

9、池甲烷用量均為0.224 L(標準狀況)，且反應完全，則理論上通過電解池的電量為　　　　　　　　　　　　　　　　　　(列式計算，法拉第常數(shù)F=9.65×104 C·mol-1)。若產(chǎn)生的氣體全部逸出，電解后溶液混合均勻，電解后U形管中溶液的pH為　　　　。 圖1 圖2 圖3 [答案]　(1)CH3OH(l)+O2(g)CO(g)+2H2O(l)　ΔH=-442.0 kJ·mol-1 (2)①p1

10、C·mol-1=7.72×103 C　13 [解析]　(1)根據(jù)蓋斯定律，將已知反應(①-②+③×4)得到CH3OH(l)+O2(g)CO(g)+2H2O(l)，所以該反應的ΔH=×[(-1 274.0 kJ·mol-1)-(-566.0 kJ·mol-1)+(-44.0 kJ·mol-1×4)]=-442.0 kJ·mol-1，即CH3OH(l)+O2(g)CO(g)+2H2O(l)　ΔH=-442.0 kJ·mol-1。 (2)①在圖1的200 ℃位置，平行與縱軸畫一條虛線，可見CH4的轉化率p1時大于p2時，在CH4(g)+H2O(g)CO(g)+3H2(g)反應中，生成物的氣體體積

11、大于反應物，壓強增大時平衡向逆向移動，故p1

12、知，通入a的電極為負極、通入b的電極為正極，負極上甲醇失去電子發(fā)生氧化反應，負極反應式為 CH3OH-6e-+H2OCO2↑+6H+，正極上氧氣得電子發(fā)生還原反應，電極反應式為O2+4e-+4H+2H2O。 (4)電解氯化鈉溶液的化學方程式為2NaCl+2H2O2NaOH+H2↑+Cl2↑，可知關系式CH4~8e-~8NaOH，故若每個電池甲烷通入量為0.224 L(標準狀況)，生成0.08 mol NaOH，c(NaOH)==0.1 mol·L-1，pH=13;電解池通過的電量為×8×9.65×104 C·mol-1=7.72×103C(題中雖然有兩個燃料電池，但電子的傳遞量只能用一個池的

13、甲烷量計算)。 【例3】　(xx·河北唐山一模)N2H4通常用作火箭的高能燃料，N2O4作氧化劑。請回答下列問題: 已知: ①N2(g)+2O2(g)2NO2(g)　　　　 　ΔH=+a kJ·mol-1 ②N2H4(g)+O2(g)N2(g)+2H2O(g)　 ΔH=-b kJ·mol-1 ③2NO2(g)N2O4(g)　 ΔH=-c kJ·mol-1 寫出氣態(tài)肼在氣態(tài)四氧化二氮中燃燒生成氮氣和氣態(tài)水的熱化學方程式:　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 (2)工業(yè)上常用次氯酸鈉與過量的氨氣反應制備肼，該反應的化學方程式為　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 (3)

14、N2、H2合成氨氣為放熱反應。800 K時向下列起始體積相同的密閉容器中充入1 mol N2、3 mol H2，如圖1，甲容器在反應過程中保持壓強不變，乙容器保持體積不變，丙是絕熱容器，三容器各自建立化學平衡。 ①達到平衡時，平衡常數(shù)K甲　　　　K乙　　　　K丙(填“>”、“<”或“=”)。 ②達到平衡時N2的濃度c(N2)甲　　　　c(N2)乙　　　　c(N2)丙(填“>”、“<”或“=”)。 ③對甲、乙、丙三容器的描述，以下說法正確的是　　　　(填字母)。 A. 乙容器氣體密度不再變化時，說明此反應已達到平衡狀態(tài) B. 在甲中充入稀有氣體He，化學反應速率加快 C. 向甲容器中

15、充入氨氣，正向速率減小，逆向速率增大 D. 丙容器溫度不再變化時說明已達平衡狀態(tài) (4)氨氣通入如圖2電解裝置可以輔助生產(chǎn)NH4NO3，該電解池的陰極反應式為　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 (5)在20 mL 0.2 mol·L-1的NH4NO3溶液中加入10 mL 0.2 mol·L-1 NaOH溶液后顯堿性，溶液中所有離子濃度大小關系為　　　　　　　　　　　　　　。 圖1 圖2 [答案]　(1)2N2H4(g)+N2O4(g)3N2(g)+4H2O(g)　ΔH=-(a-c+2b)kJ·mol

16、-1 (2)NaClO+2NH3N2H4+NaCl+H2O (3)①=　>　②>　c(N)>c(Na+)>c(OH-)>c(H+) [解析]　(1)由①N2(g)+2O2(g)2NO2(g)　ΔH=+a kJ·mol-1、②N2H4(g)+O2(g)N2(g)+2H2O(g)　ΔH=-b kJ·mol-1、③2NO2(g)N2O4(g)　ΔH=-c kJ·mol-1，根據(jù)蓋斯定律可知②×2-①-③得2N2H4(g)+N2O4(g)3N2(g)+4H2O(g)　ΔH=-(a-c+2b)kJ·mol-1。 (2)次氯酸鈉

17、與過量的氨氣反應制備肼，依據(jù)質量守恒寫出化學方程式:NaClO+2NH3N2H4+NaCl+H2O。 (3)①甲、乙容器溫度不變，平衡常數(shù)不變;丙容器絕熱，溫度升高平衡逆向移動，平衡常數(shù)減小，故K甲=K乙>K丙。②甲容器在反應過程中保持壓強不變，故容器體積減小，氮氣的濃度增大;乙容器保持體積不變，隨著反應的進行，壓強減小;丙容器絕熱，溫度升高平衡逆向移動，故達到平衡時N2的濃度c(N2)甲>c(N2)乙

18、慢，B錯;向甲容器中充入氨氣，體積增大，氫氣和氮氣的濃度減小，氨氣的濃度增大，故正向速率減小，逆向速率增大，C正確;丙容器絕熱，故丙容器溫度不再變化時說明已達平衡狀態(tài)，D正確。 (4)電解NO制備NH4NO3，陽極反應為NO-3e-+2H2ON+4H+，陰極反應為NO+5e-+6H+N+H2O。 (5)在20 mL 0.2 mol·L-1 NH4NO3溶液中加入10 mL 0.2 mol·L-1 NaOH溶液后顯堿性，NH4NO3與氫氧化鈉反應生成硝酸鈉和一水合氨，所得溶液的溶質為等物質的量濃度的硝酸銨、硝酸鈉和一水合氨，溶液顯堿性，說明一水合氨的電離大于硝酸銨的水解，故離子濃度大小關系為

19、c(N)>c(N)>c(Na+)>c(OH-)>c(H+)。 【例4】　(xx·鄭州二模)CO、SO2是主要的大氣污染氣體，利用化學反應原理是治理污染的重要方法。 Ⅰ. 甲醇可以補充和部分替代石油燃料，緩解能源緊張。利用CO可以合成甲醇。 (1)已知:CO(g)+O2(g)CO2(g)　 　　ΔH1=-283.0 kJ·mol-1 H2(g)+O2(g)H2O(l)　　　　 　　　ΔH2=-285.8 kJ·mol-1 CH3OH(g)+O2(g)CO2(g)+2H2O(l)　ΔH3=-764.5 kJ·mol-1 則CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)　ΔH=　　　　kJ

20、·mol-1。 (2)一定條件下，在容積為V L的密閉容器中充入a mol CO與2a mol H2合成甲醇，平衡轉化率與溫度、壓強的關系如右圖所示。 ①p1　　　　(填“>” 、“<” 或“=” )p2，理由是　　　　　　　　　　。 ②該甲醇合成反應在A點的平衡常數(shù)K=　　　　　　(用a和V表示)。 ③該反應達到平衡時，反應物轉化率的關系是:CO　　　　(填“>” 、“<” 或“=” )H2。 ④下列措施能夠同時滿足增大反應速率和提高CO轉化率的是　　　　(填字母)。 A. 使用高效催化劑　　B. 降低反應溫度　　C. 增大體系壓強 D. 不斷將CH3OH從反應混合物中分離

21、出來　E. 增加等物質的量的CO和H2 Ⅱ. 某學習小組以SO2為原料，采用電化學方法制取硫酸。 (3)原電池法:該小組設計的原電池原理如圖1所示。 寫出該電池負極的電極反應式:　　　　　　　　　　　　　　。 (4)電解法:該小組用Na2SO3溶液充分吸收SO2得到NaHSO3溶液，然后電解該溶液制得了硫酸。原理如下圖所示。 圖1 圖2 寫出開始電解時陽極的電極反應式:　　　　　　　　　　　　　　。 [答案]　(1)-90.1 (2)① <　甲醇的合成反應是氣體分子數(shù)減少的反應，相同溫度下，增大壓強CO的轉化率提高 ②　③=?、蹸 (3)SO2+2H2O-2e-4

22、H++S (4)HS+H2O-2e-S+3H+ [解析]　(1)根據(jù)已知熱化學方程式，可以變化得到:ΔH=ΔH1+2ΔH2-ΔH3。 (2)根據(jù)反應CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)可知，增大壓強，化學平衡向右移動，轉化率提高，而在相同溫度下，p1時的轉化率比p2時轉化率小，所以p1